FR3099249A1 - Drill core analysis method and device - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé d’analyse d’une carotte de forage (3), caractérisé par le fait qu’il comprend les étapes suivantes : réaliser une modélisation tridimensionnelle de la carotte de forage (3) par photogrammétrie à l’aide de moyens d’imagerie haute résolution (8) et de moyens d’imagerie hyperspectrale (8) ; et réaliser une analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage (3) à l’aide du spectre lumineux, mesuré par les moyens d’imagerie hyperspectrale (8), émis par la carotte de forage (3) par luminescence en réponse à un éclairage émis par des moyens d’éclairage (7). L’invention concerne également un dispositif d’analyse de carotte de forage (1) apte à mettre en œuvre le procédé d’analyse de carotte de forage selon l’invention. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 The invention relates to a method for analyzing a drill core (3), characterized in that it comprises the following steps: carrying out a three-dimensional modeling of the drill core (3) by photogrammetry using high resolution imaging means (8) and hyperspectral imaging means (8); and perform an analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core (3) using the light spectrum, measured by the hyperspectral imaging means (8), emitted by the drill core (3) by luminescence in response to lighting emitted by lighting means (7). The invention also relates to a drill core analysis device (1) capable of implementing the drill core analysis method according to the invention. Figure to be published with the abstract: Figure 1

Description

Procédé et dispositif d’analyse de carotte de forageMethod and device for analyzing drill core

La présente invention concerne le domaine des carottes de forage, et porte en particulier sur un procédé et un dispositif d’analyse de carotte de forage.The present invention relates to the field of drill cores, and relates in particular to a method and a device for analyzing drill cores.

Les carottes de forage, ou carottes géologiques, sont des objets de forme globalement cylindrique extraits lors de forages, qui permettent d’avoir accès aux informations géologiques enfouies par l’accumulation de plusieurs kilomètres de sédiments. L’obtention d’une carotte géologique est une opération très coûteuse et ne peut être réalisée qu’une seule fois par zone d’intérêt. Les informations géologiques recueillies lors des forages de contrôle et d’exploration sont d’un intérêt crucial, les préserver dans le temps pour pérenniser les informations pour de futures études est un exemple, parmi beaucoup d’autres, pour démontrer l’intérêt de ces objets spécifiques. La conservation des carottes de forage et des informations qu’elles contiennent est ainsi primordiale.Drill cores, or geological cores, are globally cylindrical objects extracted during drilling, which provide access to geological information buried by the accumulation of several kilometers of sediment. Obtaining a geological core is a very expensive operation and can only be done once per area of interest. The geological information collected during control and exploration drilling is of crucial interest, preserving it over time to preserve the information for future studies is one example, among many others, to demonstrate the interest of these specific objects. The preservation of drill cores and the information they contain is therefore essential.

Les carothèques, qui sont des lieux de stockage des carottes de forage, sont des infrastructures techniquement complexes et coûteuses à mettre en place. En effet, il est nécessaire de contrôler en continu la température, la pression, l’hygrométrie et la composition de l’air de la carothèque pour limiter la dégradation des carottes stockées dans celle-ci (ce qui est rarement le cas et justifie le développement de méthodes de préservation).Core shacks, which are places where drill cores are stored, are technically complex infrastructures that are costly to set up. Indeed, it is necessary to continuously control the temperature, the pressure, the hygrometry and the composition of the air of the core shack to limit the degradation of the cores stored in it (which is rarely the case and justifies the development of preservation methods).

De plus, les nombreuses analyses, souvent destructives, réalisées postérieurement sur les carottes de forage participent à entretenir une perte irréversible des informations contenues dans les carottes de forage.In addition, the many analyses, often destructive, subsequently carried out on the drill cores contribute to maintaining an irreversible loss of the information contained in the drill cores.

En outre, de nos jours, les carottes de forage sont abondamment prélevées, et photographiées à des échelles et des résolutions insuffisantes pour utiliser ces documents comme « échantillons lithologiques numériques ». Il apparaît nécessaire, compte tenu de leur intérêt, de développer un moyen fiable de sauvegarder ces données lithologiques à une résolution suffisante pour pouvoir réaliser ultérieurement la majorité des analyses de manière non destructive.In addition, today, drill cores are taken extensively, and photographed at scales and resolutions insufficient to use these documents as "digital lithological samples". It appears necessary, given their interest, to develop a reliable means of saving these lithological data at a sufficient resolution to be able to subsequently carry out the majority of the analyzes in a non-destructive manner.

Dans le cadre de la caractérisation des minéraux contenus dans les carottes de forage, plusieurs technologies ont été développées en utilisant des sources d’émission de rayons X, la haute intensité de ces rayons X permettant une caractérisation chimique à haute résolution. Cependant, ces technologies à rayons X possèdent un inconvénient majeur, qui est celui de dépendre d’une source radioactive et de nécessiter de protections associées (par exemple, travail en laboratoire avec dosimètres, non transposable sur le terrain).As part of the characterization of minerals contained in drill cores, several technologies have been developed using X-ray emission sources, the high intensity of these X-rays allowing high-resolution chemical characterization. However, these X-ray technologies have a major drawback, which is that of depending on a radioactive source and requiring associated protections (for example, laboratory work with dosimeters, which cannot be transposed to the field).

La demande internationale PCT WO2010151490A1 décrit un dispositif d’analyse de carotte de forage à l’aide d’un scanner à rayons X et de caméras, le scanner à rayons X étant utilisé pour caractériser les minéraux de la carotte et les caméras étant utilisées pour produire une carotte virtuelle. Cependant, l’analyse réalisée par ce dispositif existant est destructive, étant donné que la carotte de forage doit préalablement être coupée en deux parties longitudinales à l’aide d’un jet de fluide. En outre, le scanner à rayons X utilisé pour caractériser la carotte est une source radioactive nécessitant des protections associées. De plus, ce dispositif ne permet de réaliser une analyse à haute résolution.PCT international application WO2010151490A1 describes a device for analyzing drill core using an X-ray scanner and cameras, the X-ray scanner being used to characterize the core minerals and the cameras being used to produce a virtual carrot. However, the analysis carried out by this existing device is destructive, since the drill core must first be cut into two longitudinal parts using a jet of fluid. In addition, the X-ray scanner used to characterize the core is a radioactive source requiring associated protections. Moreover, this device does not make it possible to carry out a high-resolution analysis.

La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l’état antérieur de la technique, en proposant un procédé et un dispositif d’analyse de carotte de forage à l’aide d’une modélisation tridimensionnelle par photogrammétrie et d’une analyse de composition minéralogique par imagerie hyperspectrale, ce qui permet de sauvegarder les données lithologiques de la carotte de forage à une résolution suffisante pour pouvoir réaliser ultérieurement la majorité des analyses de manière non destructive.The present invention aims to solve the drawbacks of the prior state of the art, by proposing a method and a device for analyzing drill core using three-dimensional modeling by photogrammetry and analysis of mineralogical composition. by hyperspectral imagery, which makes it possible to save the lithological data of the drilling core at a sufficient resolution to be able to subsequently carry out the majority of the analyzes in a non-destructive manner.

La présente invention a donc pour objet un procédé d’analyse d’une carotte de forage, caractérisé par le fait qu’il comprend les étapes suivantes : réaliser une modélisation tridimensionnelle de la carotte de forage par photogrammétrie à l’aide de moyens d’imagerie haute résolution et de moyens d’imagerie hyperspectrale ; et réaliser une analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage à l’aide du spectre lumineux, mesuré par les moyens d’imagerie hyperspectrale, émis par la carotte de forage par luminescence en réponse à un éclairage émis par des moyens d’éclairage.The subject of the present invention is therefore a method for analyzing a drill core, characterized in that it comprises the following steps: carrying out a three-dimensional modeling of the drill core by photogrammetry using means of high-resolution imaging and hyperspectral imaging means; and carrying out an analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core using the light spectrum, measured by the hyperspectral imaging means, emitted by the drill core by luminescence in response to lighting emitted by means lighting.

Ainsi, le procédé selon la présente invention permet une reconnaissance minérale combinée à une reconstruction tridimensionnelle (3D) de la carotte de forage.Thus, the method according to the present invention allows mineral recognition combined with a three-dimensional (3D) reconstruction of the drill core.

L’analyse minéralogique réalisée par le procédé de la présente invention est non destructive (pas de broyage, prélèvements ou procédés chimiques, par exemple), ce qui permet de sauvegarder les informations contenues dans la carotte de forage.The mineralogical analysis carried out by the method of the present invention is non-destructive (no grinding, sampling or chemical processes, for example), which makes it possible to save the information contained in the drill core.

On entend par moyens d’imagerie haute résolution, des moyens d’imagerie permettant de réaliser une imagerie macroscopique avec une résolution minimale de 20 mégapixels (au-delà du rapport 1:1).High-resolution imaging means means imaging means making it possible to carry out macroscopic imaging with a minimum resolution of 20 megapixels (beyond the 1:1 ratio).

Les moyens d’imagerie haute résolution permettent de réaliser un modèle 3D haute résolution de la carotte de forage par photogrammétrie, et, dans le même temps, les moyens d’imagerie hyperspectrale permettent de réaliser un modèle 3D hyperspectral de la carotte de forage par photogrammétrie, le modèle 3D haute résolution et le modèle 3D hyperspectral étant ensuite superposés en post-traitement.The high-resolution imaging means make it possible to produce a high-resolution 3D model of the drill core by photogrammetry, and, at the same time, the hyperspectral imaging means make it possible to produce a hyperspectral 3D model of the drill core by photogrammetry , the high-resolution 3D model and the hyperspectral 3D model being then superimposed in post-processing.

Les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale permettent ainsi un balayage numérique 3D photoréaliste de la carotte de forage à une résolution suffisamment fine pour permettre une étude ultérieure poussée de la carotte de forage (avec une résolution, de préférence, comprise entre 10 et 100 µm).The high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means thus allow photorealistic 3D digital scanning of the drill core at a sufficiently fine resolution to allow subsequent in-depth study of the drill core (with a resolution, preferably, between 10 and 100 µm).

Le modèle numérique 3D réalisé possède un niveau de détail supérieur à celui d’une observation sous une loupe lors d’une description classique, le grossissement obtenu permettant d’analyser des images dont la taille du pixel est, de préférence, de l’ordre de 10 µm, l’intérêt étant de pouvoir réaliser sur écran un travail de description plus détaillé encore qu’une description classique.The 3D digital model produced has a higher level of detail than that of an observation under a magnifying glass during a conventional description, the magnification obtained making it possible to analyze images whose pixel size is, preferably, of the order of 10 µm, the interest being to be able to carry out on screen a work of description even more detailed than a traditional description.

Pour créer un document numérique exploitable, la carotte est modélisée en 3D à haute résolution grâce à la technique de la photogrammétrie. Cette technique, basée sur le principe de la vision stéréoscopique, vise à la reconstruction en trois dimensions d’un objet à partir de photographies prises sous différents angles. Cette technique, qui utilise des algorithmes de triangulation, permet d’identifier les pixels communs entre les différentes photographies pour les repositionner les uns par rapport aux autres dans un nuage de points photogrammétriques. Il est ainsi ensuite possible de reconstituer un modèle 3D d’interpolation entre ces différents points.To create a usable digital document, the carrot is modeled in high-resolution 3D using the photogrammetry technique. This technique, based on the principle of stereoscopic vision, aims at the three-dimensional reconstruction of an object from photographs taken from different angles. This technique, which uses triangulation algorithms, makes it possible to identify the common pixels between the different photographs to reposition them relative to each other in a cloud of photogrammetric points. It is then possible to reconstruct a 3D interpolation model between these different points.

Lors de la photogrammétrie, il est indispensable de garantir la qualité de la prise de vue pour optimiser la détection de points homologues et le recouvrement suffisant entre les différentes photographies, une prise de vue optimale permettant de travailler avec un minimum de photographies tout en conservant des données de qualité.During photogrammetry, it is essential to guarantee the quality of the shot to optimize the detection of homologous points and sufficient overlap between the different photographs, an optimal shot making it possible to work with a minimum of photographs while maintaining quality data.

De préférence, la technique de photogrammétrie est optimisée à l’aide d’un processus d’empilement de mises au point (de l’expression anglo-saxonne « focus stacking ») qui permet de combiner plusieurs images dont le plan focal varie, pour donner une image dotée d’une plus grande profondeur de champ qu’avec une image unique.Preferably, the photogrammetry technique is optimized using a process of focus stacking (from the Anglo-Saxon expression "focus stacking") which makes it possible to combine several images whose focal plane varies, to result in an image with greater depth of field than a single image.

Ainsi, la modélisation 3D de la carotte de forage permet de conserver une version numérique photoréaliste de la carotte de forage de manière à sauvegarder les informations qu’elle contient.Thus, the 3D modeling of the drill core makes it possible to keep a photorealistic digital version of the drill core so as to save the information it contains.

L’analyse de la composition minéralogique de la carotte de forage se base, quant à elle, sur le principe de la spectroscopie, c’est-à-dire l’étude du spectre d’émission d’une espèce minérale par rapport à une source connue pour en extraire des informations qualitatives quant à la composition de certains minéraux (majoritaires et traces), des bases de données de la réflectivité de différentes espèces minérales permettant d’identifier des minéraux à partir du spectre émis.The analysis of the mineralogical composition of the drill core is based on the principle of spectroscopy, i.e. the study of the emission spectrum of a mineral species compared to a known source to extract qualitative information about the composition of certain minerals (majority and traces), databases of the reflectivity of different mineral species making it possible to identify minerals from the spectrum emitted.

Les minéraux contenus dans la carotte de forage étant luminescents, la luminescence de ces minéraux, lorsqu’ils sont éclairés par les moyens d’éclairage, est ainsi utilisée pour caractériser la composition minéralogique de la carotte de forage, les moyens d’imagerie hyperspectrale permettant de capturer le spectre lumineux émis, par luminescence, par les minéraux à la surface de la carotte de forage.The minerals contained in the drill core being luminescent, the luminescence of these minerals, when they are illuminated by the lighting means, is thus used to characterize the mineralogical composition of the drill core, the hyperspectral imaging means allowing to capture the light spectrum emitted, by luminescence, by the minerals on the surface of the drill core.

La luminescence est conditionnée par la nature et l’organisation dans l’espace des atomes excités. Chaque minéral ayant une composition chimique unique et un système cristallin unique (« cage » correspondant à un agencement des atomes entre eux), la luminescence est donc différente pour chaque espèce minérale.The luminescence is conditioned by the nature and the organization in space of the excited atoms. Each mineral having a unique chemical composition and a unique crystalline system (“cage” corresponding to an arrangement of atoms between them), the luminescence is therefore different for each mineral species.

La luminescence est la propriété physique de la matière à émettre une onde électromagnétique lorsqu’elle est soumise à un rayonnement. La luminescence d’un minéral dépend des interactions entre les ondes électromagnétiques (dans le cas présent, une onde lumineuse) et les atomes qui composent le minéral. Ces interactions se traduisent par des échanges électroniques au sein des atomes du réseau cristallin, produisant une onde électromagnétique secondaire. Il est ainsi possible d’obtenir une caractérisation de l’élément excité en observant et en mesurant le spectre lumineux émis sous l’effet d’une stimulation énergétique.Luminescence is the physical property of matter to emit an electromagnetic wave when subjected to radiation. The luminescence of a mineral depends on the interactions between electromagnetic waves (in this case, a light wave) and the atoms that make up the mineral. These interactions result in electronic exchanges within the atoms of the crystal lattice, producing a secondary electromagnetic wave. It is thus possible to obtain a characterization of the excited element by observing and measuring the light spectrum emitted under the effect of an energetic stimulation.

Tous les éléments chimiques possèdent des propriétés de luminescence naturelle. En géosciences, elle est qualifiée d’intrinsèque lorsqu’elle dépend des impuretés présentent dans la maille cristalline. En cathodoluminescence, certaines recherches soulignent toutefois que la majorité du signal (ou l’absence de signal) est provoquée par les éléments traces et serait donc extrinsèque. Ces éléments appartiennent à trois groupes selon leurs comportements vis-à-vis de l’excitation électrique, les éléments activateurs, sensibilisateurs et inhibiteurs :All chemical elements possess natural luminescence properties. In geosciences, it is qualified as intrinsic when it depends on the impurities present in the crystal lattice. In cathodoluminescence, however, some research points out that the majority of the signal (or the absence of signal) is caused by trace elements and would therefore be extrinsic. These elements belong to three groups according to their behavior with respect to electrical excitation, the activating, sensitizing and inhibiting elements:

- Les éléments activateurs sont des éléments qui accentuent la luminescence initiale. Il est à noter qu’au-delà d’une certaine concentration (concentration inhibitrice), la luminescence décroit jusqu’à l’extinction. Le Mn2+(manganèse) est l’un des ions activateurs couramment rencontrés dans les milieux géologiques.- The activating elements are elements which accentuate the initial luminescence. It should be noted that beyond a certain concentration (inhibitory concentration), the luminescence decreases until extinction. Mn 2+ (manganese) is one of the activating ions commonly encountered in geological media.

- Les éléments sensibilisateurs ne possèdent pas nécessairement de propriétés luminescentes à proprement parler mais ils peuvent absorber une partie de l’énergie reçue et la transmettre à des éléments activateurs, augmentant ainsi l’intensité de leur luminescence. Par exemple, la luminescence d’un cristal de calcite provoquée par des ions Mn2+peut être intensifiée par la présence d’ions Pb2+(plomb).- The sensitizing elements do not necessarily have luminescent properties strictly speaking, but they can absorb part of the energy received and transmit it to activating elements, thus increasing the intensity of their luminescence. For example, the luminescence of a calcite crystal caused by Mn 2+ ions can be intensified by the presence of Pb 2+ (lead) ions.

- Les éléments inhibiteurs peuvent piéger totalement ou en partie l’énergie absorbée par les ions activateurs, provoquant ainsi une diminution de la luminescence pouvant aller jusqu’à l’extinction.- The inhibiting elements can totally or partially trap the energy absorbed by the activating ions, thus causing a reduction in luminescence which can go as far as extinction.

Il est difficile de dresser une liste exhaustive des éléments vis-à-vis de leurs comportements car celui-ci peut varier en fonction du minéral hôte et de la concentration en éléments traces. Par exemple, l’ion Fe3+(fer) est un inhibiteur dans certains minéraux, comme les carbonates, mais peut être activateur dans d’autres, comme les feldspaths par exemple.It is difficult to draw up an exhaustive list of elements with respect to their behavior because this can vary according to the host mineral and the concentration of trace elements. For example, the Fe 3+ ion (iron) is an inhibitor in certain minerals, such as carbonates, but can be an activator in others, such as feldspars for example.

Les propriétés optiques du minéral ont également un impact sur la luminescence, et plus particulièrement l’indice de réfraction, qui dépend lui-même du système cristallin dans lequel croît le minéral. Trois groupes de minéraux principaux peuvent être identifiés :The optical properties of the mineral also have an impact on the luminescence, and more particularly the refractive index, which itself depends on the crystalline system in which the mineral grows. Three main groups of minerals can be identified:

- Le premier groupe comporte les minéraux cristallisant dans le système cubique, comme la pyrite et la galène par exemple. L’indice de réfraction, pour ces minéraux, est dépendant de leur orientation, il existe donc une multitude de spectre d’absorption pour chaque minéral appartenant à cette catégorie.- The first group includes minerals crystallizing in the cubic system, such as pyrite and galena for example. The refractive index, for these minerals, is dependent on their orientation, so there is a multitude of absorption spectra for each mineral belonging to this category.

- Le deuxième groupe comporte les minéraux cristallisant dans le système trigonal, hexagonal et tétragonal. Ce sont des minéraux uniaxes anisotropes (biréfringents), c’est-à-dire que leur réflectivité dépend des axes de symétrie du cristal et de la section concernée. Si la section est parallèle à la section basale, les propriétés optiques sont identiques à celles d’un minéral isotrope (monoréfringent). Pour toutes les autres sections, la réflectivité dépend de l’orientation du cristal.- The second group includes minerals crystallizing in the trigonal, hexagonal and tetragonal system. They are anisotropic uniaxial minerals (birefringent), that is to say that their reflectivity depends on the axes of symmetry of the crystal and on the section concerned. If the section is parallel to the basal section, the optical properties are identical to those of an isotropic (monorefringent) mineral. For all other sections, the reflectivity depends on the orientation of the crystal.

- Le troisième groupe comporte tous les autres minéraux.- The third group comprises all the other minerals.

La luminescence des minéraux d’une carotte de forage se trouve dans le visible mais également dans des plages spectrales extérieures au visible, il est donc nécessaire d’utiliser des moyens d’imagerie hyperspectrale pour détecter la totalité du spectre émis par la carotte de forage. Ainsi, les moyens d’imagerie hyperspectrale permettent de détecter le spectre lumineux des minéraux dans le visible mais également dans l’infrarouge.The luminescence of the minerals of a drill core is in the visible but also in spectral ranges outside the visible, it is therefore necessary to use hyperspectral imaging means to detect the entire spectrum emitted by the drill core . Thus, hyperspectral imaging means make it possible to detect the light spectrum of minerals in the visible but also in the infrared.

Les moyens d’imagerie hyperspectrale permettent ainsi d’identifier différentes phases minérales de composition chimique proche et qui sont sous exploitées en géologie classique.The means of hyperspectral imaging thus make it possible to identify different mineral phases of similar chemical composition and which are under-exploited in classical geology.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, la modélisation tridimensionnelle est une modélisation tridimensionnelle texturée.According to a particular characteristic of the present invention, the three-dimensional modeling is a textured three-dimensional modeling.

Ainsi, lors de la modélisation 3D de la carotte de forage à l’aide des moyens d’imagerie haute résolution et des moyens d’imagerie hyperspectrale, une texture est ajoutée sur le modèle 3D de la carotte de forage, ladite texture permettant de représenter le relief à la surface de la carotte de forage.Thus, during the 3D modeling of the drill core using high-resolution imaging means and hyperspectral imaging means, a texture is added to the 3D model of the drill core, said texture making it possible to represent the relief on the surface of the drill core.

Pour se faire, un algorithme supplémentaire de texturation est mis en œuvre, ledit algorithme permettant de texturer le modèle 3D en plaquant les autres pixels photographiques sur le modèle 3D. Il en résulte un modèle 3D texturé photoréaliste de la carotte de forage.To do this, an additional texturing algorithm is implemented, said algorithm making it possible to texture the 3D model by mapping the other photographic pixels onto the 3D model. The result is a photorealistic textured 3D model of the drill core.

La présence d’une texture sur le modèle 3D permet ainsi de réaliser ultérieurement une étude fine sur les structures sédimentaires, tectoniques, etc.The presence of a texture on the 3D model thus makes it possible to subsequently carry out a detailed study of the sedimentary and tectonic structures, etc.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, l’analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage comprend la comparaison du spectre lumineux mesuré par les moyens d’imagerie hyperspectrale à une base de données de spectres lumineux prédéfinie, et la détermination de la ou des espèces minérales présentes à la surface de la carotte de forage à l’aide de ladite comparaison.According to a particular characteristic of the present invention, the analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core comprises the comparison of the light spectrum measured by the hyperspectral imaging means with a database of predefined light spectra, and the determination of the mineral species present on the surface of the drill core using said comparison.

Ainsi, la base de données de spectres lumineux prédéfinie contient l’ensemble des données hyperspectrales existantes concernant la luminescence de différentes espèces minérales. Le spectre lumineux détecté par les moyens d’imagerie hyperspectrale peut ainsi être comparé aux données contenues dans ladite base de données afin de déterminer quelles espèces minérales composent la carotte de forage. Cela sous-entend de recroiser les données acquises pour chaque minéral à chaque longueur d’onde grâce à des algorithmes de reconnaissance. Ces systèmes mathématiques d’apprentissage sont nommés réseaux neuronaux.Thus, the predefined luminous spectra database contains all the existing hyperspectral data concerning the luminescence of different mineral species. The light spectrum detected by the hyperspectral imaging means can thus be compared with the data contained in said database in order to determine which mineral species make up the drill core. This implies cross-referencing the data acquired for each mineral at each wavelength using recognition algorithms. These mathematical learning systems are called neural networks.

Le procédé selon la présente invention permet ainsi la qualification des minéraux présents à la surface de la carotte de forage.The method according to the present invention thus allows the qualification of the minerals present on the surface of the drill core.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, l’analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage comprend en outre la détermination de la quantité de chaque espèce minérale présente à la surface de la carotte de forage.According to a particular characteristic of the present invention, the analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core further comprises the determination of the quantity of each mineral species present on the surface of the drill core.

Ainsi, l’analyse du spectre lumineux détecté par les moyens d’imagerie hyperspectrale permet également de déterminer la quantité de chacune des espèces minérales détectées, par détermination du nombre de spectres communs, ce qui permet une analyse semi-quantitative.Thus, the analysis of the light spectrum detected by the hyperspectral imaging means also makes it possible to determine the quantity of each of the mineral species detected, by determining the number of common spectra, which allows a semi-quantitative analysis.

Le procédé selon la présente invention permet ainsi une analyse à la fois qualitative et semi-quantitative des minéraux, de leurs polymorphes (même formule chimique mais assemblage minéralogique différent), en identifiant certains éléments traces (concentration de l’ordre de 100-1000 ppm ou plus).The method according to the present invention thus allows both qualitative and semi-quantitative analysis of minerals, of their polymorphs (same chemical formula but different mineralogical assembly), by identifying certain trace elements (concentration of the order of 100-1000 ppm or more).

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, l’éclairage émis par les moyens d’éclairage est au moins l’une parmi une lumière ultraviolette, une lumière blanche et une lumière monochromatique laser.According to a particular characteristic of the present invention, the lighting emitted by the lighting means is at least one of ultraviolet light, white light and monochromatic laser light.

Ainsi, les moyens d’éclairage comprennent, de préférence, au moins une lampe blanche et au moins une lampe ultraviolette (UV) (dont la longueur d’onde est inférieure à 400 nm).Thus, the lighting means preferably comprise at least one white lamp and at least one ultraviolet (UV) lamp (whose wavelength is less than 400 nm).

Les moyens d’éclairage ne comprennent ainsi aucune source radioactive.The lighting means thus do not include any radioactive source.

Un faisceau incident UV, de préférence de différentes longueurs d’ondes, est utilisé pour éclairer la carotte de forage de manière à caractériser sa composition minéralogique à l’aide des moyens d’imagerie hyperspectrale, l’énergie dudit faisceau incident UV étant suffisante pour provoquer la luminescence des minéraux de la carotte de forage.An incident UV beam, preferably of different wavelengths, is used to illuminate the drill core so as to characterize its mineralogical composition using hyperspectral imaging means, the energy of said incident UV beam being sufficient to cause the minerals in the drill core to glow.

L’éclairage des moyens d’éclairage est, de préférence, produit par un système d’émission par fibre optique calibré en réseaux de Bragg, ou une lampe calibrée en longueur d’onde (de préférence, spectre visible, UV 365 nm, UV 254 nm, et autres longueurs d’onde dans l’UV ou l’infrarouge) pour sélectionner les propriétés des faisceaux incidents. Il est à noter qu’un système d’émission laser équivalent pourrait également être utilisé, sans s’écarter du cadre de la présente invention.The lighting of the lighting means is preferably produced by an emission system by optical fiber calibrated in Bragg gratings, or a lamp calibrated in wavelength (preferably, visible spectrum, UV 365 nm, UV 254 nm, and other wavelengths in the UV or infrared) to select the properties of the incident beams. It should be noted that an equivalent laser emission system could also be used, without departing from the scope of the present invention.

La présente invention a également pour objet un dispositif d’analyse de carotte de forage, caractérisé par le fait qu’il comprend : un support de carotte de forage configuré pour porter une carotte de forage ; des moyens d’éclairage configurés pour éclairer la carotte de forage ; des moyens d’imagerie haute résolution configurés pour réaliser une imagerie haute résolution de la carotte de forage ; des moyens d’imagerie hyperspectrale configurés pour réaliser une imagerie hyperspectrale de la carotte de forage ; un support de moyens d’éclairage et d’imagerie portant les moyens d’éclairage, les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale ; des moyens de déplacement en rotation configurés pour déplacer en rotation l’un parmi la carotte de forage et le support de moyens d’éclairage et d’imagerie ; des moyens de déplacement en translation configurés pour déplacer en translation l’un parmi la carotte de forage et le support de moyens d’éclairage et d’imagerie ; et des moyens de commande configurés pour commander les moyens d’éclairage, les moyens d’imagerie haute résolution, les moyens d’imagerie hyperspectrale, les moyens de déplacement en rotation et les moyens de déplacement en translation, de manière à mettre en œuvre le procédé d’analyse de carotte de forage tel que décrit ci-dessus.The present invention also relates to a drill core analysis device, characterized in that it comprises: a drill core support configured to carry a drill core; illumination means configured to illuminate the drill core; high resolution imaging means configured to perform high resolution imaging of the drill core; hyperspectral imaging means configured to perform hyperspectral imaging of the drill core; a support for lighting and imaging means carrying the lighting means, the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means; rotational displacement means configured to rotate one of the drill core and the lighting and imaging means support; means for moving in translation configured to move in translation one of the drill core and the support of lighting and imaging means; and control means configured to control the lighting means, the high-resolution imaging means, the hyperspectral imaging means, the rotational displacement means and the translational displacement means, so as to implement the drill core analysis method as described above.

Le support de moyens d’éclairage et d’imagerie est conçu de telle sorte que les moyens d’éclairage, les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale sont orientés vers la carotte de forage à analyser portée par le support de carotte de forage.The lighting and imaging means support is designed such that the lighting means, the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means are oriented towards the drill core to be analyzed carried by the support. of drill core.

Ainsi, les moyens de déplacement en rotation et les moyens de déplacement en translation permettent de déplacer la carotte de forage et/ou le support de moyens d’éclairage et d’imagerie, de manière à permettre la modélisation 3D et la caractérisation de la composition minérale de l’ensemble de la surface latérale de la carotte de forage analysée.Thus, the means for moving in rotation and the means for moving in translation make it possible to move the drill core and/or the support of lighting and imaging means, so as to allow 3D modeling and characterization of the composition mineral of the entire lateral surface of the analyzed drill core.

Les moyens de commande permettent de commander, de manière automatique ou semi-automatique, les autres éléments du dispositif d’analyse de carotte de forage, de manière à permettre l’analyse de la totalité de la surface latérale de la carotte de forage sur toute la longueur de la carotte de forage.The control means make it possible to control, automatically or semi-automatically, the other elements of the drill core analysis device, so as to allow the analysis of the entire lateral surface of the drill core over all the length of the drill core.

Après chaque déplacement provoqué par les moyens de déplacement en rotation et les moyens de déplacement en translation, la carotte de forage, éclairée par les moyens d’éclairage, est imagée par les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale, de manière à réaliser par la suite la modélisation 3D par photogrammétrie et la caractérisation de la composition minéralogique à l’aide du spectre lumineux détecté.After each movement caused by the rotational movement means and the translational movement means, the drill core, illuminated by the lighting means, is imaged by the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means, so as to subsequently carry out the 3D modeling by photogrammetry and the characterization of the mineralogical composition using the detected light spectrum.

Ainsi, le dispositif d’analyse de carotte de forage permet de sauvegarder numériquement les informations contenues à la surface de la carotte de forage avec une résolution élevée pour pouvoir réaliser ultérieurement la majorité des analyses de manière non destructive.Thus, the drill core analysis device makes it possible to digitally save the information contained on the surface of the drill core with a high resolution in order to be able to subsequently carry out the majority of the analyzes in a non-destructive manner.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, les moyens d’imagerie hyperspectrale comprennent au moins une caméra hyperspectrale.According to a particular characteristic of the present invention, the hyperspectral imaging means comprise at least one hyperspectral camera.

L’imagerie hyperspectrale, différente de l’imagerie multispectrale ou de l’imagerie superspectrale, est une technologie permettant la lecture d’une surface par un grand nombre (de préférence, supérieur à 100) de bandes spectrales étroites (de préférence, inférieures ou égales à 10 nm) et contiguës.Hyperspectral imaging, different from multispectral imaging or superspectral imaging, is a technology allowing the reading of a surface by a large number (preferably, greater than 100) of narrow spectral bands (preferably, lower or equal to 10 nm) and contiguous.

A l’inverse de l’imagerie multispectrale, qui ne sélectionne que certaines bandes à analyser, l’imagerie hyperspectrale permet d’acquérir un spectre « continu ». C’est cette propriété qui permet une détection de grande précision par la mesure de variations spectrales fines.Unlike multispectral imaging, which selects only certain bands to be analyzed, hyperspectral imaging makes it possible to acquire a “continuous” spectrum. It is this property that allows high-precision detection by measuring fine spectral variations.

L’acquisition du spectre continu est réalisée par la caméra hyperspectrale dans une gamme de longueurs d’onde correspondant aux domaines du visible et du proche infrarouge (de préférence, de 400 à 1000 nm, et jusqu’à 2500 nm lorsque plusieurs caméras hyperspectrales sont utilisées).The acquisition of the continuous spectrum is carried out by the hyperspectral camera in a range of wavelengths corresponding to the visible and near infrared domains (preferably, from 400 to 1000 nm, and up to 2500 nm when several hyperspectral cameras are used).

L’imagerie hyperspectrale permet ainsi de détecter la réponse spectrale de chaque pixel de l’échantillon analysé sur un large spectre selon des bandes d’une épaisseur, de préférence, de 10 nm.Hyperspectral imaging thus makes it possible to detect the spectral response of each pixel of the sample analyzed over a wide spectrum according to bands with a thickness, preferably, of 10 nm.

La réponse ainsi obtenue sous lumière UV et lumière naturelle permet une identification pour chaque pixel de la composition minéralogique de la carotte de forage.The response thus obtained under UV light and natural light allows identification for each pixel of the mineralogical composition of the drill core.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, les moyens d’imagerie haute résolution comprennent au moins l’un parmi une caméra haute résolution et un appareil photo haute résolution tel que de type reflex, de préférence avec une résolution minimale de 20 mégapixels. La caméra ou l’appareil photo haute résolution peut être du type reflex ou d’un autre type tel qu’une caméra industrielle ATEX (ATmosphères EXplosives), un Module Caméra Carte Connectée, etc.According to a particular characteristic of the present invention, the high resolution imaging means comprise at least one of a high resolution camera and a high resolution camera such as the reflex type, preferably with a minimum resolution of 20 megapixels. The camera or high-resolution camera can be of the reflex type or of another type such as an industrial ATEX (ATmospheres EXplosives) camera, a Connected Card Camera Module, etc.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, le dispositif d’analyse de carotte de forage comprend en outre un dispositif d’affichage relié aux moyens de commande, ledit dispositif d’affichage étant configuré pour afficher la modélisation tridimensionnelle et l’analyse de la composition minéralogique de la carotte de forge réalisées par les moyens de commande.According to a particular characteristic of the present invention, the drill core analysis device further comprises a display device connected to the control means, said display device being configured to display the three-dimensional modeling and the analysis of the mineralogical composition of the forge core produced by the control means.

Ainsi, le dispositif d’affichage permet à l’utilisateur de visualiser le modèle 3D réalisé de la carotte de forage, ainsi que les résultats d’analyse de la composition minéralogique de la carotte de forage.Thus, the display device allows the user to view the 3D model produced of the drill core, as well as the analysis results of the mineralogical composition of the drill core.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage peut également comprendre une interface homme-machine permettant à l’utilisateur de piloter les moyens de commande du dispositif d’analyse de carotte de forage.The drill core analysis device can also comprise a man-machine interface allowing the user to control the control means of the drill core analysis device.

Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, les moyens de déplacement en rotation sont configurés pour déplacer en rotation la carotte de forage, et comprennent au moins trois cylindres rotatifs parallèles disposés de manière longitudinale dans le support de carotte de forage et aptes à recevoir sur ceux-ci la carotte de forage, au moins l’un des au moins trois cylindres rotatifs étant apte à être entraîné en rotation par un moteur pas à pas.According to a first embodiment of the present invention, the means for moving in rotation are configured to move the drill core in rotation, and comprise at least three parallel rotary cylinders arranged longitudinally in the drill core support and adapted to receiving thereon the drill core, at least one of the at least three rotary cylinders being able to be driven in rotation by a stepper motor.

Ainsi, la rotation de l’au moins un cylindre rotatif entraîné provoque la rotation de la carotte de forage sur les au moins trois cylindres, ce qui permet l’acquisition de l’ensemble de la circonférence de la carotte de forage, de manière à réaliser le modèle en trois dimensions.Thus, rotation of the at least one driven rotary cylinder causes the drill core to rotate on the at least three cylinders, thereby acquiring the entire circumference of the drill core, so as to create the three-dimensional model.

De préférence, le cylindre rotatif entraîné possède une hauteur inférieure aux autres cylindres, le cylindre rotatif entraîné étant ainsi agencé sous la carotte de forage et les autres cylindres étant agencés de part et d’autre de la circonférence de la carotte de forage.Preferably, the driven rotating cylinder has a lower height than the other cylinders, the driven rotating cylinder thus being arranged under the drill core and the other cylinders being arranged on either side of the circumference of the drill core.

Le moteur pas à pas, commandé par les moyens de commande, permet d’entraîner en rotation le cylindre rotatif entraîné, ce qui entraîne la rotation de la carotte de forage sur les cylindres rotatifs pour permettre le positionnement de la carotte de forage par rapport aux moyens d’éclairage et d’imagerie, de manière à permettre un balayage tridimensionnel de la carotte par les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale.The stepping motor, controlled by the control means, makes it possible to rotate the driven rotary cylinder, which causes the rotation of the drill core on the rotary cylinders to allow the positioning of the drill core with respect to the lighting and imaging means, so as to allow three-dimensional scanning of the core by the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means.

Dans ce premier mode de réalisation, le support de carotte de forage, dans lequel sont disposés les au moins trois cylindres rotatifs, est ,de préférence, monobloc et en forme de gouttière, les cylindres rotatifs étant montés sur des roulements disposés dans le support de carotte de forage.In this first embodiment, the drill core support, in which the at least three rotary cylinders are arranged, is preferably one-piece and in the form of a gutter, the rotary cylinders being mounted on bearings arranged in the support of the drill core. drill core.

Un matériau antidérapant, tel que du néoprène, une bande rugueuse ou un tissu en silicone, est, de préférence, disposé sur chaque cylindre rotatif, la carotte de forage étant en contact avec ledit matériau antidérapant.A non-slip material, such as neoprene, rumble strip or silicone fabric, is preferably placed on each rotating cylinder, the drill core being in contact with said non-slip material.

De préférence, les deux extrémités de la carotte de forage sont maintenues par deux pistons mécaniques de maintien de carotte de forage, un matériau déformable, tel que de la plasticine, du silicone ou du néoprène, étant disposé entre chaque extrémité de la carotte de forage et le piston mécanique associé.Preferably, the two ends of the drill core are held by two mechanical drill core holding pistons, a deformable material, such as plasticine, silicone or neoprene, being placed between each end of the drill core and the associated mechanical piston.

Selon le premier mode de réalisation de la présente invention, les moyens de déplacement en translation sont configurés pour déplacer en translation le support de moyens d’éclairage et d’imagerie par coulissement de celui-ci le long d’au moins un rail de guidage parallèle au support de carotte de forage.According to the first embodiment of the present invention, the means for moving in translation are configured to move the support of lighting and imaging means in translation by sliding the latter along at least one guide rail parallel to the drill core support.

Ainsi, les moyens de déplacement en translation permettent de déplacer le support de moyens d’éclairage et d’imagerie le long du rail de guidage, de manière à permettre l’acquisition de la carotte de forage sur toute sa longueur.Thus, the means for moving in translation make it possible to move the support of lighting and imaging means along the guide rail, so as to allow the acquisition of the drill core over its entire length.

Les moyens de commande permettent de commander simultanément les moyens de déplacement en rotation et en translation selon le premier mode de réalisation, de manière à réaliser, de manière répétée, une rotation à 360° de la carotte de forage puis un déplacement du support de moyens d’éclairage et d’imagerie d’un certain pas, jusqu’au balayage complet de la surface latérale de la carotte de forage par les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale.The control means make it possible to simultaneously control the means for displacement in rotation and in translation according to the first embodiment, so as to carry out, in a repeated manner, a 360° rotation of the drill core then a displacement of the support of means illumination and imaging of a certain step, until the complete scanning of the lateral surface of the drill core by the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means.

Selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, les moyens de déplacement en rotation sont configurés pour déplacer en rotation le support de moyens d’éclairage et d’imagerie, ledit support de moyens d’éclairage et d’imagerie étant une couronne rotative disposée autour du support de carotte de forage, les moyens de déplacement en rotation comprenant un moteur pas à pas configuré pour entraîner la couronne rotative en rotation par l’intermédiaire d’une crémaillère.According to a second embodiment of the present invention, the means for moving in rotation are configured to move in rotation the support of lighting and imaging means, said support of lighting and imaging means being a rotary crown disposed around the drill core support, the means for moving in rotation comprising a stepper motor configured to drive the rotary crown in rotation by means of a rack.

Ainsi, le moteur pas à pas, commandé par les moyens de commande, permet d’entraîner en rotation la couronne rotative à l’aide de la crémaillère disposée sur l’une des faces de la couronne rotative, de façon à permettre le positionnement des moyens d’éclairage et d’imagerie portés par la couronne rotative par rapport à la carotte de forage, pour permettre un balayage de la carotte de forage par les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale.Thus, the stepper motor, controlled by the control means, makes it possible to drive the rotary crown in rotation by means of the rack arranged on one of the faces of the rotary crown, so as to allow the positioning of the lighting and imaging means carried by the rotary crown with respect to the drill core, to allow scanning of the drill core by the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means.

Selon une caractéristique particulière du deuxième mode de réalisation de la présente invention, les moyens d’imagerie haute résolution, les moyens d’imagerie hyperspectrale et les moyens d’éclairage sont disposés sur la face intérieure de la couronne rotative, de préférence de manière répartie.According to a particular characteristic of the second embodiment of the present invention, the high-resolution imaging means, the hyperspectral imaging means and the lighting means are arranged on the inner face of the rotary crown, preferably in a distributed manner .

Ainsi, les moyens d’éclairage, les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale sont orientés vers la carotte de forage posée sur le support de carotte de forage disposé au centre de la couronne rotative.Thus, the lighting means, the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means are oriented towards the drill core placed on the drill core support placed in the center of the rotating crown.

Selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention, les moyens de déplacement en translation sont configurés pour déplacer en translation la carotte de forage, les moyens de déplacement en translation comprenant au moins une courroie transporteuse disposée de manière longitudinale dans le support de carotte de forage et apte à recevoir sur celle-ci la carotte de forage, l’au moins une courroie transporteuse étant configurée pour être entraînée en rotation par des poulies motorisées de manière à déplacer la carotte de forage le long du support de carotte de forage.According to the second embodiment of the present invention, the means for moving in translation are configured to move the drill core in translation, the means for moving in translation comprising at least one conveyor belt arranged longitudinally in the drill core support. drilling and capable of receiving the drill core thereon, the at least one conveyor belt being configured to be driven in rotation by motorized pulleys so as to move the drill core along the drill core support.

Ainsi, l’au moins une courroie transporteuse, entraînée par les poulies motorisées, permet de déplacer la carotte de forage le long du support de carotte de forage, de manière à permettre l’acquisition de la carotte de forage sur toute sa longueur.Thus, the at least one conveyor belt, driven by the motorized pulleys, makes it possible to move the drill core along the drill core support, so as to allow the acquisition of the drill core over its entire length.

Les moyens de commande permettent de commander simultanément les moyens de déplacement en rotation et en translation selon le deuxième mode de réalisation, de manière à réaliser, de manière répétée, une rotation à 360° du support de moyens d’éclairage et d’imagerie autour de la carotte de forage puis un déplacement de la carotte de forage sur le support de carotte de forage d’un certain pas, jusqu’au balayage complet de la surface latérale de la carotte de forage par les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale.The control means make it possible to simultaneously control the means for displacement in rotation and in translation according to the second embodiment, so as to carry out, in a repeated manner, a 360° rotation of the support of lighting and imaging means around of the drill core then a displacement of the drill core on the drill core support by a certain pitch, until the complete scanning of the lateral surface of the drill core by the high resolution imaging means and the means of hyperspectral imaging.

L’au moins une courroie transporteuse permet d’absorber les vibrations lors du déplacement de la carotte de forage, les poulies étant montées sur des roulements à billes disposés dans le support de carotte de forage pour limiter les vibrations parasites.The at least one conveyor belt makes it possible to absorb the vibrations during the movement of the drill core, the pulleys being mounted on ball bearings arranged in the drill core support to limit parasitic vibrations.

Selon une caractéristique particulière du deuxième mode de réalisation de la présente invention, le support de carotte de forage est formé en deux parties, à savoir une partie d’entrée et une partie de sortie, lesdites deux parties étant espacées l’une de l’autre d’un espacement prédéfini à l’intérieur de la couronne rotative, chacune desdites deux parties comprenant une courroie transporteuse à l’intérieur de celle-ci.According to a particular characteristic of the second embodiment of the present invention, the drill core support is formed in two parts, namely an entry part and an exit part, said two parts being spaced apart from each other. another of a predefined spacing inside the rotary crown, each of said two parts comprising a conveyor belt inside the latter.

Ainsi, l’espacement prédéfini entre les deux parties du support de carotte de forage permet de balayer la totalité de la circonférence de la carotte de forage lorsque la couronne rotative est entraînée en rotation, de manière à réaliser un modèle en trois dimensions de la carotte de forage.Thus, the predefined spacing between the two parts of the drill core holder makes it possible to scan the entire circumference of the drill core when the rotary crown is driven in rotation, so as to produce a three-dimensional model of the core drilling.

L’espacement prédéfini entre les deux parties de support est, de préférence, de quelques centimètres et permet de réaliser un modèle 3D dans lequel le support de carotte de forage n’apparaît pas.The predefined spacing between the two support parts is preferably a few centimeters and makes it possible to produce a 3D model in which the drill core support does not appear.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, le support de carotte de forage possède une forme de gouttière apte à recevoir un liquide d’humidification de carotte de forage.According to a particular feature of the present invention, the drill core support has the shape of a gutter capable of receiving a drill core wetting liquid.

Ainsi, le liquide d’humidification contenu dans le support de carotte en forme de gouttière permet l’humidification de la carotte de forage pendant son analyse, le liquide d’humidification pouvant être de l’eau ou de l’huile.Thus, the humidification liquid contained in the gutter-shaped carrot holder allows the humidification of the drill core during its analysis, the humidification liquid being able to be water or oil.

Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, deux modes de réalisation préférés, avec référence aux dessins annexés.To better illustrate the object of the present invention, two preferred embodiments will be described below, by way of illustration and not limitation, with reference to the appended drawings.

Sur ces dessins :In these drawings:

est une vue en perspective d’un dispositif d’analyse de carotte de forage selon un premier mode de réalisation de l’invention ; is a perspective view of a drill core analysis device according to a first embodiment of the invention;

est une vue en perspective de dessous du support de moyens d’éclairage et d’imagerie du dispositif d’analyse de carotte de forage de la Figure 1 ; is a perspective view from below of the lighting and imaging means support of the drill core analysis device of FIG. 1;

est une vue en coupe transversale du dispositif d’analyse de carotte de forage de la Figure 1 au niveau de la carotte de forage ; is a cross-sectional view of the drill core analysis device of Figure 1 at the level of the drill core;

est une vue en perspective de la face d’entrée d’un dispositif d’analyse de carotte de forage selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; is a perspective view of the entry face of a drill core analysis device according to a second embodiment of the invention;

est une vue en perspective de la face de sortie du dispositif d’analyse de carotte de forage de la Figure 4 ; et is a perspective view of the exit face of the drill core analysis device of Figure 4; And

est une vue en coupe longitudinale du dispositif d’analyse de carotte de forage de la Figure 4 au niveau de la carotte de forage. is a longitudinal sectional view of the drill core analysis device of Figure 4 at the level of the drill core.

Si l’on se réfère à la Figure 1, on peut voir qu’il y est représenté un dispositif d’analyse de carotte de forage 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention.Referring to Figure 1, it can be seen that there is shown a drill core analysis device 1 according to the first embodiment of the present invention.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 comprend un support de carotte de forage 2 configuré pour porter une carotte de forage 3.The drill core analysis device 1 includes a drill core holder 2 configured to carry a drill core 3.

Le support de carotte de forage 2 comprend un récipient en forme de gouttière 4 contenant, de préférence, un liquide d’humidification (non représenté à la Figure 1) et dans lequel la carotte de forage 3 est partiellement disposée, le liquide d’humidification pouvant être de l’eau ou de l’huile.The drill core holder 2 comprises a gutter-shaped container 4 preferably containing a wetting liquid (not shown in Figure 1) and in which the drill core 3 is partially placed, the wetting liquid may be water or oil.

Le support de carotte de forage 2 comprend en outre deux pistons mécaniques de maintien de carotte de forage 5, les deux extrémités de la carotte de forage 3 étant maintenues par les deux pistons mécaniques 5, respectivement, de manière à maintenir la carotte de forage 3 entre les deux pistons mécaniques 5.The drill core holder 2 further comprises two mechanical drill core holding pistons 5, the two ends of the drill core 3 being held by the two mechanical pistons 5, respectively, so as to hold the drill core 3 between the two mechanical pistons 5.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 comprend en outre deux montants 6 disposés de part et d’autre du récipient en forme de gouttière 4.The drill core analysis device 1 further comprises two uprights 6 arranged on either side of the container in the form of a gutter 4.

Chaque piston mécanique 5 comprend une tige filetée 5a traversant l’un des deux montants 6, ladite tige filetée 5a traversant un écrou fileté 6a fixé au montant 6 correspondant, une tête de piston circulaire 5b fixée à l’extrémité de la tige filetée 5a entre les deux montants 6, ladite tête de piston 5b étant partiellement disposée dans le récipient en forme de gouttière 4, et un matériau déformable 5c fixé sur la tête de piston 5b et apte à se déformer lorsqu’il est en contact avec l’extrémité associée de la carotte de forage 3, ledit matériau déformable étant l’un parmi de la plasticine, du silicone et du néoprène.Each mechanical piston 5 comprises a threaded rod 5a passing through one of the two uprights 6, said threaded rod 5a passing through a threaded nut 6a fixed to the corresponding upright 6, a circular piston head 5b fixed to the end of the threaded rod 5a between the two uprights 6, said piston head 5b being partially disposed in the gutter-shaped container 4, and a deformable material 5c fixed to the piston head 5b and capable of deforming when it is in contact with the associated end of the drill core 3, said deformable material being one of plasticine, silicone and neoprene.

Ainsi, la rotation de la tige filetée 5a dans l’écrou fileté 6a correspondant permet le déplacement en translation du piston mécanique 5, ce qui permet d’approcher la tête de piston 5b de l’extrémité associée de la carotte de forage 3 de manière à maintenir la carotte de forage 3 entre les deux pistons mécaniques 5 au niveau du récipient en forme de gouttière 4.Thus, the rotation of the threaded rod 5a in the corresponding threaded nut 6a allows the movement in translation of the mechanical piston 5, which makes it possible to approach the piston head 5b from the associated end of the drill core 3 in such a way to maintain the drill core 3 between the two mechanical pistons 5 at the level of the container in the form of a gutter 4.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 comprend en outre des moyens d’éclairage 7 configurés pour éclairer la carotte de forage 3 et des moyens d’imagerie 8. Les moyens d’imagerie 8 comprennent des moyens d’imagerie haute résolution configurés pour réaliser une imagerie haute résolution (≥ 20 mégapixels) de la carotte de forage 3 et des moyens d’imagerie hyperspectrale configurés pour réaliser une imagerie hyperspectrale de la carotte de forage 3.The drill core analysis device 1 further comprises lighting means 7 configured to illuminate the drill core 3 and imaging means 8. The imaging means 8 comprise high resolution imaging means configured to perform high resolution imaging (≥ 20 megapixels) of drill core 3 and hyperspectral imaging means configured to perform hyperspectral imaging of drill core 3.

Les moyens d’éclairage 7 et les moyens d’imagerie 8 sont portés par un support de moyens d’éclairage et d’imagerie 9 suspendu sur deux rails de guidage 10 fixés entre les deux montants 6, en partie supérieure de ceux-ci.The lighting means 7 and the imaging means 8 are carried by a lighting and imaging means support 9 suspended on two guide rails 10 fixed between the two uprights 6, in the upper part thereof.

Bien que les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale aient été représentés comme un unique moyen d’imagerie 8 sur la Figure 1, les moyens d’imagerie haute résolution et les moyens d’imagerie hyperspectrale pourraient également être distincts et disposés à deux emplacements différents sur le support de moyens d’éclairage et d’imagerie 9, sans s’écarter du cadre de la présente invention.Although the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means have been represented as a single imaging means 8 in FIG. 1, the high-resolution imaging means and the hyperspectral imaging means could also be distinct and arranged at two different locations on the lighting and imaging means support 9, without departing from the scope of the present invention.

Les moyens d’éclairage 7, les moyens d’imagerie 8 et leur support 9 seront décrits plus en détail à la Figure 2.The lighting means 7, the imaging means 8 and their support 9 will be described in more detail in Figure 2.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 comprend en outre des moyens de déplacement en rotation 11 (représentés sur les Figures 1 et 3) configurés pour déplacer en rotation la carotte de forage 3.The drill core analysis device 1 further comprises rotational displacement means 11 (shown in Figures 1 and 3) configured to rotate the drill core 3.

Les moyens de déplacement en rotation 11 comprennent trois cylindres rotatifs 12a, 12b et 12c parallèles disposés de manière longitudinale dans le récipient en forme de gouttière 4 et aptes à recevoir sur ceux-ci la carotte de forage 3.The rotational displacement means 11 comprise three parallel rotary cylinders 12a, 12b and 12c arranged longitudinally in the container in the form of a gutter 4 and capable of receiving thereon the drill core 3.

Le cylindre rotatif 12a est disposé sous la carotte de forage 3, tandis que les cylindres rotatifs 12b et 12c sont disposés de part et d’autre de la circonférence de la carotte de forage 3.The rotating cylinder 12a is arranged under the drill core 3, while the rotating cylinders 12b and 12c are arranged on either side of the circumference of the drill core 3.

Chaque cylindre rotatif 12a, 12b et 12b est traversé par une tige 13a, 13b et 13c montée en rotation dans des roulements 14 disposés dans le récipient en forme de gouttière 4.Each rotating cylinder 12a, 12b and 12b is traversed by a rod 13a, 13b and 13c rotatably mounted in bearings 14 arranged in the container in the form of a gutter 4.

L’une des extrémités de la tige 13a du cylindre rotatif 12a est montée en rotation dans un roulement 15 fixé sur l’un des montants 6, tandis que l’autre des extrémités de la tige 13a du cylindre rotatif 12a est montée dans un moteur électrique 16 fixé sur l’autre des montants 6. Ainsi, le cylindre rotatif 12a est apte à être entraîné en rotation par le moteur électrique 16, qui est, de préférence, un moteur pas à pas.One of the ends of the rod 13a of the rotary cylinder 12a is rotatably mounted in a bearing 15 fixed to one of the uprights 6, while the other of the ends of the rod 13a of the rotary cylinder 12a is mounted in a motor motor 16 fixed to the other of the uprights 6. Thus, the rotary cylinder 12a is capable of being driven in rotation by the electric motor 16, which is preferably a stepper motor.

Les extrémités des tiges 13b et 13c des cylindres rotatifs 12b et 12c sont, quant à elles, montées en rotation dans des roulements 15 fixés sur les deux montants 6.The ends of the rods 13b and 13c of the rotary cylinders 12b and 12c are, for their part, mounted in rotation in bearings 15 fixed to the two uprights 6.

Les cylindres rotatifs 12a, 12b et 12c sont, de préférence, réalisés en un matériau antidérapant, tel que du néoprène, une bande rugueuse ou un tissu en silicone, la carotte de forage 3 étant en contact avec ledit matériau antidérapant.The rotating cylinders 12a, 12b and 12c are preferably made of a non-slip material, such as neoprene, a rough band or a silicone fabric, the drill core 3 being in contact with said non-slip material.

Ainsi, la rotation du cylindre rotatif 12a, entraîné par le moteur 16, provoque la rotation de la carotte de forage 3 sur les trois cylindres 12a, 12b et 12c, ce qui permet l’imagerie, par les moyens d’imagerie 8, de l’ensemble de la circonférence de la carotte de forage 3.Thus, the rotation of the rotary cylinder 12a, driven by the motor 16, causes the rotation of the drill core 3 on the three cylinders 12a, 12b and 12c, which allows the imaging, by the imaging means 8, of the entire circumference of the drill core 3.

La Figure 2 représente en détail les moyens d’éclairage 7, les moyens d’imagerie 8 et leur support 9.Figure 2 shows in detail the lighting means 7, the imaging means 8 and their support 9.

Les moyens d’imagerie hyperspectrale des moyens d’imagerie 8 comprennent une caméra hyperspectrale 8a, mais pourraient également comprendre plusieurs caméras hyperspectrales 8a, sans s’écarter du cadre de la présente invention.The hyperspectral imaging means of the imaging means 8 comprise a hyperspectral camera 8a, but could also comprise several hyperspectral cameras 8a, without departing from the scope of the present invention.

Les moyens d’imagerie haute résolution des moyens d’imagerie 8 comprennent une caméra haute résolution (≥ 20 mégapixels) de type reflex 8a, mais pourraient également comprendre plusieurs caméras haute résolution de type reflex ou autre (par exemple, caméra industrielle ATEX, Module Caméra Carte Connectée, etc.) ou au moins un appareil photo haute résolution de type reflex ou autre, sans s’écarter du cadre de la présente invention.The high-resolution imaging means of the imaging means 8 comprise a high-resolution camera (≥ 20 megapixels) of the reflex type 8a, but could also comprise several high-resolution cameras of the reflex or other type (for example, ATEX industrial camera, Module Connected Card Camera, etc.) or at least one high-resolution camera of the reflex or other type, without departing from the scope of the present invention.

Comme indiqué précédemment, les caméras haute résolution et hyperspectrale ont été représentées comme une unique caméra 8a à la Figure 2.As mentioned previously, the high resolution and hyperspectral cameras have been represented as a single camera 8a in Figure 2.

Les moyens d’éclairage 7 comprennent une source de lumière ultraviolette (UV) 7a et deux sources de lumière blanche 7b.The lighting means 7 comprise an ultraviolet (UV) light source 7a and two white light sources 7b.

Il est à noter que les moyens d’éclairage 7 pourraient également comprendre un nombre quelconque de sources de lumière UV 7a et un nombre quelconque de sources de lumière blanche 7b, ou uniquement une ou plusieurs sources de lumière UV 7a, sans s’écarter du cadre de la présente invention.It should be noted that the lighting means 7 could also comprise any number of UV light sources 7a and any number of white light sources 7b, or only one or more UV light sources 7a, without departing from the scope of the present invention.

La source de lumière UV 7a est apte à émettre, vers la carotte de forage 3, un faisceau incident UV de différentes longueurs d’ondes, pour éclairer la carotte de forage 3 de manière à caractériser sa composition minéralogique à l’aide de la caméra hyperspectrale 8a, l’énergie dudit faisceau incident UV étant suffisante pour provoquer la luminescence des minéraux de la carotte de forage 3.The UV light source 7a is capable of emitting, towards the drill core 3, an incident UV beam of different wavelengths, to illuminate the drill core 3 so as to characterize its mineralogical composition using the camera hyperspectral 8a, the energy of said incident UV beam being sufficient to cause the luminescence of the minerals of the drill core 3.

La source de lumière UV 7a est soit un système d’émission par fibre optique calibré en réseaux de Bragg, soit une lampe calibrée en longueur d’onde. Les longueurs d’onde du faisceau incident UV sont, de préférence, les suivantes : UV 365 nm, UV 254 nm, et facultativement d’autres longueurs d’onde dans l’UV ou l’infrarouge. Il est à noter qu’un système d’émission laser équivalent pourrait également être utilisé, quelle que soit la longueur d’onde, sans s’écarter du cadre de la présente invention.The UV light source 7a is either an optical fiber emission system calibrated in Bragg gratings, or a lamp calibrated in wavelength. The wavelengths of the UV incident beam are preferably the following: UV 365 nm, UV 254 nm, and optionally other wavelengths in the UV or infrared. It should be noted that an equivalent laser emission system could also be used, whatever the wavelength, without departing from the scope of the present invention.

Chaque source de lumière blanche 7b comprend deux séries de diodes électroluminescentes 7c conçues pour éclairer la carotte de forage 3 à l’aide d’un faisceau incident dans le spectre du visible.Each white light source 7b comprises two series of light-emitting diodes 7c designed to illuminate the drill core 3 using an incident beam in the visible spectrum.

Il est à noter que chaque source de lumière blanche 7b pourrait également comprendre un nombre quelconque de séries de diodes électroluminescentes 7c, sans s’écarter du cadre de la présente invention. La source de lumière blanche 7b pourrait également être de type halogène ou laser, sans s’écarter du cadre de la présente invention.It should be noted that each white light source 7b could also comprise any number of series of light-emitting diodes 7c, without departing from the scope of the present invention. The white light source 7b could also be of the halogen or laser type, without departing from the scope of the present invention.

Le support 9 des moyens d’éclairage 7 et d’imagerie 8 comprend une première partie 9a portant les caméras haute résolution et hyperspectrale 8a et l’une des deux sources de lumière blanche 7b et qui est suspendue à l’un des deux rails de guidage 10, et une seconde partie 9b portant la source de lumière UV et l’autre des deux sources de lumière blanche 7b et qui est suspendue à l’autre des deux rails de guidage 10.The support 9 of the lighting 7 and imaging 8 means comprises a first part 9a carrying the high resolution and hyperspectral cameras 8a and one of the two white light sources 7b and which is suspended from one of the two guide 10, and a second part 9b carrying the UV light source and the other of the two white light sources 7b and which is suspended from the other of the two guide rails 10.

Chacune des première 9a et seconde 9b parties du support 9 comprend une plaque horizontale 17 sur la face supérieure de laquelle s’étendent quatre tiges verticales 18, l’extrémité libre de chaque tige verticale 18 portant une roue rotative horizontale 19 coopérant avec le rail de guidage 10 correspondant de manière à permettre le coulissement de ladite plaque horizontale 17 le long dudit rail de guidage 10, un premier bras de support 20, sur lequel les caméras haute résolution et hyperspectrale 8a ou la source de lumière UV 7a est fixée, s’étendant à partir de la face inférieure de la plaque horizontale 17, et un second bras de support 21, sur lequel l’une des deux sources de lumière blanche 7b est fixée, s’étendant à partir du premier bras de support 20.Each of the first 9a and second 9b parts of the support 9 comprises a horizontal plate 17 on the upper face of which extend four vertical rods 18, the free end of each vertical rod 18 carrying a horizontal rotating wheel 19 cooperating with the rail of guide 10 corresponding so as to allow the sliding of said horizontal plate 17 along said guide rail 10, a first support arm 20, on which the high resolution and hyperspectral cameras 8a or the UV light source 7a is fixed, extending from the underside of the horizontal plate 17, and a second support arm 21, on which one of the two white light sources 7b is fixed, extending from the first support arm 20.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 comprend en outre des moyens de déplacement en translation (non représentés sur les Figures 1 à 3) configurés pour déplacer en translation le support de moyens d’éclairage et d’imagerie 9 par coulissement de celui-ci le long des rails de guidage 10 au-dessus du récipient en forme de gouttière 4. Les moyens de déplacement en translation comprennent des moteurs électriques, de préférence pas à pas, permettant d’entraîner en rotation les roues rotatives 19 afin de déplacer le support 9 le long des rails de guidage 10, ce qui permet l’imagerie, par les caméras haute résolution et hyperspectrale 8a, de la carotte de forage 3 sur toute la longueur de cette dernière.The drill core analysis device 1 further comprises means for moving in translation (not shown in Figures 1 to 3) configured to move in translation the support of lighting and imaging means 9 by sliding of that -ci along the guide rails 10 above the container in the form of a gutter 4. the support 9 along the guide rails 10, which allows the imaging, by the high resolution and hyperspectral cameras 8a, of the drill core 3 over the entire length of the latter.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 comprend en outre des moyens de commande (non représentés sur la Figure 1, disposés, par exemple, à l’intérieur de l’un des montants 6) configurés pour commander les sources de lumière UV 7a et blanche 7b, les caméras haute résolution et hyperspectrale 8a, le moteur électrique 16 du cylindre rotatif 12a et les moteurs électriques des roues rotatives 19 du support de moyens d’éclairage et d’imagerie 9, de manière à mettre en œuvre un procédé d’analyse de carotte de forage comprenant les étapes suivantes : réaliser une modélisation tridimensionnelle de la carotte de forage 3 par photogrammétrie à l’aide des caméras haute résolution et hyperspectrale 8a ; et réaliser une analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage 3 à l’aide du spectre lumineux, mesuré par la caméra hyperspectrale 8a, émis par la carotte de forage 3 par luminescence en réponse à l’éclairage émis par la source de lumière UV 7a et les sources de lumière blanche 7b.The drill core analysis device 1 further comprises control means (not shown in Figure 1, arranged, for example, inside one of the uprights 6) configured to control the UV light sources 7a and white 7b, the high resolution and hyperspectral cameras 8a, the electric motor 16 of the rotary cylinder 12a and the electric motors of the rotary wheels 19 of the lighting and imaging means support 9, so as to implement a method drill core analysis comprising the following steps: performing a three-dimensional modeling of the drill core 3 by photogrammetry using high resolution and hyperspectral cameras 8a; and carrying out an analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core 3 using the light spectrum, measured by the hyperspectral camera 8a, emitted by the drill core 3 by luminescence in response to the lighting emitted by the UV light source 7a and white light sources 7b.

Les moyens de commande peuvent être constitués par un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, un dispositif de traitement de signaux numériques (DSP), une matrice prédiffusée programmable (FPGA), un circuit intégré spécifique à une application (ASIC), etc.The control means can be constituted by a processor, a microprocessor, a microcontroller, a digital signal processing device (DSP), a programmable gate array (FPGA), an application-specific integrated circuit (ASIC), etc.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 comprend en outre un dispositif d’affichage 22 disposé sur la face extérieure de l’un des deux montants 6 et relié aux moyens de commande, ledit dispositif d’affichage 22 étant configuré pour afficher la modélisation tridimensionnelle et l’analyse de la composition minéralogique de la carotte de forge 3 réalisées par les moyens de commande.The drill core analysis device 1 further comprises a display device 22 disposed on the outer face of one of the two uprights 6 and connected to the control means, said display device 22 being configured to display the three-dimensional modeling and analysis of the mineralogical composition of the forge core 3 carried out by the control means.

Les moyens d’éclairage 7, les moyens d’imagerie 8 et le dispositif d’affichage 22 sont reliés aux moyens de commande de manière filaire ou sans fil.The lighting means 7, the imaging means 8 and the display device 22 are connected to the control means in a wired or wireless manner.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 comprend également un clavier 23, en tant qu’interface homme-machine, disposé sur une tablette 24 située sous le dispositif d’affichage 22, ledit clavier 23 permettant de piloter le dispositif d’affichage 22 et les moyens de commande.The drill core analysis device 1 also comprises a keyboard 23, as a man-machine interface, arranged on a tablet 24 located under the display device 22, said keyboard 23 making it possible to control the display device 22 and the control means.

Les moyens de commande permettent ainsi de commander simultanément, de manière automatique ou semi-automatique, les moyens de déplacement en rotation 11 de la carotte de forage 3 et les moyens de déplacement en translation du support de moyens d’éclairage et d’imagerie 9, de manière à réaliser, de manière répétée, une rotation à 360° de la carotte de forage 3 puis un déplacement du support de moyens d’éclairage et d’imagerie 9 d’un certain pas, jusqu’au balayage complet de la surface latérale de la carotte de forage 3, ce qui permet la modélisation 3D et la caractérisation de la composition minérale de l’ensemble de la surface latérale de la carotte de forage 3 analysée.The control means thus make it possible to control simultaneously, automatically or semi-automatically, the means for displacement in rotation 11 of the drill core 3 and the means for displacement in translation of the support of lighting and imaging means 9 , so as to carry out, in a repeated manner, a 360° rotation of the drill core 3 then a displacement of the support of lighting and imaging means 9 by a certain pitch, until the complete scanning of the surface side of the drill core 3, which allows 3D modeling and characterization of the mineral composition of the entire lateral surface of the drill core 3 analyzed.

Après chaque déplacement provoqué par les moyens de déplacement en rotation 11 et les moyens de déplacement en translation du support 9, la carotte de forage 3, éclairée par les moyens d’éclairage 7, est imagée par les moyens d’imagerie haute résolution et hyperspectrale 8, de manière à réaliser, par la suite, la modélisation 3D par photogrammétrie et la caractérisation de la composition minéralogique à l’aide du spectre lumineux détecté.After each displacement caused by the means for displacement in rotation 11 and the means for displacement in translation of the support 9, the drill core 3, illuminated by the lighting means 7, is imaged by the high resolution and hyperspectral imaging means 8, so as to subsequently carry out the 3D modeling by photogrammetry and the characterization of the mineralogical composition using the light spectrum detected.

Les caméras haute résolution et hyperspectrale 8a permettent, respectivement, de réaliser simultanément un modèle 3D haute résolution et un modèle 3D hyperspectral de la carotte de forage, le modèle 3D haute résolution et le modèle 3D hyperspectral étant ensuite superposés en post-traitement.The high-resolution and hyperspectral cameras 8a make it possible, respectively, to simultaneously produce a high-resolution 3D model and a hyperspectral 3D model of the drill core, the high-resolution 3D model and the hyperspectral 3D model then being superimposed in post-processing.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 permet ainsi de sauvegarder numériquement les informations contenues à la surface de la carotte de forage 3 avec une résolution élevée (de préférence, comprise entre 10 et 100 µm) pour pouvoir réaliser ultérieurement la majorité des analyses de manière non destructive.The drill core analysis device 1 thus makes it possible to digitally save the information contained on the surface of the drill core 3 with a high resolution (preferably between 10 and 100 μm) in order to be able to subsequently carry out the majority of the analyzes non-destructively.

Le modèle numérique 3D réalisé possède un niveau de détail supérieur à celui d’une observation sous une loupe lors d’une description classique, le grossissement obtenu permettant d’analyser des images dont la taille du pixel est, de préférence, de l’ordre de 10 µm.The 3D digital model produced has a higher level of detail than that of an observation under a magnifying glass during a conventional description, the magnification obtained making it possible to analyze images whose pixel size is, preferably, of the order of 10 µm.

La modélisation tridimensionnelle réalisée par les moyens de commande est, de préférence, une modélisation tridimensionnelle texturée. Ainsi, lors de la modélisation 3D de la carotte de forage 3 à l’aide des caméras haute résolution et hyperspectrale 8a, une texture est ajoutée sur le modèle 3D de la carotte de forage 3, ladite texture permettant de représenter le relief à la surface de la carotte de forage 3.The three-dimensional modeling produced by the control means is preferably a textured three-dimensional modeling. Thus, during the 3D modeling of the drill core 3 using the high resolution and hyperspectral cameras 8a, a texture is added to the 3D model of the drill core 3, said texture making it possible to represent the relief on the surface drill core 3.

La caméra hyperspectrale 8a, différente d’une caméra multispectrale ou superspectrale, est une caméra permettant la lecture, dans une gamme de longueurs d’onde correspondant aux domaines du visible et du proche infrarouge (de préférence, de 400 à 1000 nm, et jusqu’à 2500 nm lorsque plusieurs caméras hyperspectrales sont utilisées), d’une surface par un grand nombre (de préférence, supérieur à 100) de bandes spectrales étroites (de préférence, inférieures ou égales à 10 nm) et contiguës, ce qui permet une détection de grande précision par la mesure de variations spectrales fines.The hyperspectral camera 8a, different from a multispectral or superspectral camera, is a camera allowing reading, in a range of wavelengths corresponding to the visible and near infrared domains (preferably, from 400 to 1000 nm, and up to 'at 2500 nm when several hyperspectral cameras are used), of a surface by a large number (preferably, greater than 100) of narrow (preferably, less than or equal to 10 nm) and contiguous spectral bands, which allows a high precision detection by measuring fine spectral variations.

La caméra hyperspectrale 8a permet ainsi de détecter la réponse spectrale de chaque pixel de l’échantillon analysé sur un large spectre selon des bandes d’une épaisseur minimale, de préférence, de 2 nm.The hyperspectral camera 8a thus makes it possible to detect the spectral response of each pixel of the sample analyzed over a wide spectrum according to bands with a minimum thickness, preferably of 2 nm.

La réponse ainsi obtenue sous lumière UV et lumière naturelle permet une identification pour chaque pixel de la composition minéralogique de la carotte de forage 3.The response thus obtained under UV light and natural light allows identification for each pixel of the mineralogical composition of the drill core 3.

L’analyse de la composition minéralogique de la carotte de forage 3 se base ainsi sur le principe de la spectroscopie, c’est-à-dire l’étude du spectre d’émission d’une espèce minérale par rapport à une source connue pour en extraire des informations qualitatives quant à la composition de certains minéraux (majoritaires et traces), des bases de données de la réflectivité de différentes espèces minérales permettant d’identifier des minéraux à partir du spectre émis.Analysis of the mineralogical composition of drill core 3 is thus based on the principle of spectroscopy, i.e. the study of the emission spectrum of a mineral species compared to a known source for extract qualitative information on the composition of certain minerals (mainly and traces), databases of the reflectivity of different mineral species allowing the identification of minerals from the spectrum emitted.

Les minéraux contenus dans la carotte de forage 3 étant luminescents, la luminescence de ces minéraux, lorsqu’ils sont éclairés par les moyens d’éclairage 7, est ainsi utilisée pour caractériser la composition minéralogique de la carotte de forage 3, la caméra hyperspectrale 8a permettant de capturer le spectre lumineux émis, par luminescence, par les minéraux à la surface de la carotte de forage 3 dans le visible mais également dans l’infrarouge. La caméra hyperspectrale 8a permet ainsi d’identifier différentes phases minérales de composition chimique proche et qui sont sous exploitées en géologie classique.The minerals contained in the drill core 3 being luminescent, the luminescence of these minerals, when they are illuminated by the lighting means 7, is thus used to characterize the mineralogical composition of the drill core 3, the hyperspectral camera 8a making it possible to capture the light spectrum emitted, by luminescence, by the minerals on the surface of the drill core 3 in the visible but also in the infrared. The hyperspectral camera 8a thus makes it possible to identify different mineral phases of similar chemical composition and which are under-exploited in classical geology.

Les moyens de commande du dispositif d’analyse de carotte de forage 1 sont configurés pour analyser qualitativement la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage 3 en comparant le spectre lumineux mesuré par la caméra hyperspectrale 8a à une base de données de spectres lumineux prédéfinie, et en déterminant la ou les espèces minérales présentes à la surface de la carotte de forage 3 à l’aide de ladite comparaison.The control means of the drill core analysis device 1 are configured to qualitatively analyze the mineralogical composition of the surface of the drill core 3 by comparing the light spectrum measured by the hyperspectral camera 8a with a database of light spectra predefined, and by determining the mineral species present on the surface of the drill core 3 using said comparison.

Ainsi, la base de données de spectres lumineux prédéfinie, stockée dans une mémoire du dispositif d’analyse 1, contient l’ensemble des données hyperspectrales existantes concernant la luminescence de différentes espèces minérales. Le spectre lumineux détecté par la caméra hyperspectrale 8a peut ainsi être comparé aux données contenues dans ladite base de données afin de déterminer quelles espèces minérales composent la carotte de forage 3. Cela sous-entend de recroiser les données acquises pour chaque minéral à chaque longueur d’onde grâce à des algorithmes de reconnaissance à l’aide de réseaux neuronaux.Thus, the database of predefined light spectra, stored in a memory of the analysis device 1, contains all the existing hyperspectral data concerning the luminescence of different mineral species. The light spectrum detected by the hyperspectral camera 8a can thus be compared with the data contained in said database in order to determine which mineral species make up the drill core 3. This implies cross-referencing the data acquired for each mineral at each length d wave through recognition algorithms using neural networks.

Les moyens de commande du dispositif d’analyse de carotte de forage 1 sont en outre configurés pour analyser semi-quantitativement la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage 3 en déterminant la quantité de chaque espèce minérale présente à la surface de la carotte de forage 3, par détermination du nombre de spectres communs.The control means of the drill core analysis device 1 are further configured to semi-quantitatively analyze the mineralogical composition of the surface of the drill core 3 by determining the quantity of each mineral species present on the surface of the core drilling 3, by determining the number of common spectra.

Ainsi, l’analyse du spectre lumineux détecté par la caméra hyperspectrale 8a permet également de déterminer la quantité de chacune des espèces minérales détectées.Thus, the analysis of the light spectrum detected by the hyperspectral camera 8a also makes it possible to determine the quantity of each of the mineral species detected.

Le dispositif d’analyse 1 permet ainsi de réaliser une analyse à la fois qualitative et semi-quantitative des minéraux, de leurs polymorphes (même formule chimique mais assemblage minéralogique différent), en identifiant certains éléments traces (concentration de l’ordre de 100-1000 ppm ou plus).The analysis device 1 thus makes it possible to carry out both a qualitative and semi-quantitative analysis of the minerals, of their polymorphs (same chemical formula but different mineralogical assembly), by identifying certain trace elements (concentration of the order of 100- 1000 ppm or more).

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 1 est, de préférence, conçu pour être démontable et facilement transportable sur une plateforme de forage.The drill core analysis device 1 is preferably designed to be removable and easily transportable on a drilling platform.

Si l’on se réfère aux Figures 4 à 6, on peut voir qu’il y est représenté un dispositif d’analyse de carotte de forage 100 selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention.Referring to Figures 4 to 6, it can be seen that there is shown a drill core analysis device 100 according to the second embodiment of the present invention.

Les éléments communs entre le premier mode de réalisation de l’invention sur les Figures 1 à 3 et ce deuxième mode de réalisation de l’invention portent le même chiffre de référence auquel on a ajouté 100 sauf pour le dispositif d’analyse de carotte de forage référencé 100, et ne seront pas décrits plus en détail ici lorsqu’ils sont de structures identiques.The common elements between the first embodiment of the invention in Figures 1 to 3 and this second embodiment of the invention bear the same reference number to which 100 has been added except for the core analysis device of drilling referenced 100, and will not be described in more detail here when they are of identical structures.

Le support de carotte de forage 102 du dispositif d’analyse de carotte de forage 100 est formé en deux parties 104a et 104b alignées, à savoir une partie d’entrée en forme de gouttière 104a et une partie de sortie en forme de gouttière 104b, lesdites deux parties 104a et 104b étant espacées l’une de l’autre d’un espacement prédéfini.The drill core support 102 of the drill core analysis device 100 is formed in two aligned parts 104a and 104b, namely a gutter-shaped inlet part 104a and a gutter-shaped outlet part 104b, said two parts 104a and 104b being spaced apart by a predefined spacing.

Chacune des première et seconde parties en forme de gouttière 104a et 104b est fixée sur un pied vertical 125 lui-même fixé sur un socle 126.Each of the first and second parts in the form of gutter 104a and 104b is fixed on a vertical foot 125 itself fixed on a base 126.

Le support 109 des moyens d’éclairage 107 et des moyens d’imagerie 108 est une couronne rotative 127 disposée autour du support de carotte de forage 102.The support 109 of the lighting means 107 and the imaging means 108 is a rotating crown 127 arranged around the drill core support 102.

La couronne rotative 127 est constituée de deux anneaux parallèles 127a reliés entre eux par un cylindre creux 127b, les axes des deux anneaux 127a et du cylindre creux 127b étant identiques et horizontaux.The rotating crown 127 is made up of two parallel rings 127a interconnected by a hollow cylinder 127b, the axes of the two rings 127a and of the hollow cylinder 127b being identical and horizontal.

L’espacement prédéfini entre les deux parties en forme de gouttière 104a et 104b du support de carotte de forage 102 est situé à l’intérieur de la couronne rotative 127, dans le cylindre creux 127b.The predefined spacing between the two gutter-shaped parts 104a and 104b of the drill core holder 102 is located inside the rotary crown 127, in the hollow cylinder 127b.

Les moyens d’imagerie 108 comprennent une caméra hyperspectrale 108a, mais pourraient également comprendre plusieurs caméras hyperspectrales 108a, sans s’écarter du cadre de la présente invention.The imaging means 108 include a hyperspectral camera 108a, but could also include several hyperspectral cameras 108a, without departing from the scope of the present invention.

Les moyens d’imagerie 108 comprennent en outre une caméra haute résolution (≥ 20 mégapixels) de type reflex 108a, mais pourraient également comprendre plusieurs caméras haute résolution de type reflex ou autre (par exemple, caméra industrielle ATEX, Module Caméra Carte Connectée, etc.) ou au moins un appareil photo haute résolution de type reflex ou autre, sans s’écarter du cadre de la présente invention.The imaging means 108 further comprise a high resolution camera (≥ 20 megapixels) of the reflex type 108a, but could also comprise several high resolution cameras of the reflex or other type (for example, ATEX industrial camera, Connected Card Camera Module, etc. .) or at least one high-resolution camera of the reflex or other type, without departing from the scope of the present invention.

Comme indiqué précédemment, les caméras haute résolution et hyperspectrale ont été représentées comme une unique caméra 108a aux Figures 4 à 6.As previously indicated, the high resolution and hyperspectral cameras have been shown as a single camera 108a in Figures 4-6.

Les moyens d’éclairage 107 comprennent une source de lumière UV 107a, mais pourraient également comprendre plusieurs sources de lumière UV 107a, et/ou une ou plusieurs sources de lumière blanche, sans s’écarter du cadre de la présente invention.The lighting means 107 include a UV light source 107a, but could also include several UV light sources 107a, and/or one or more white light sources, without departing from the scope of the present invention.

Les caméras haute résolution et hyperspectrale 108a et la source de lumière UV 107a sont fixées à travers le cylindre creux 127b de la couronne rotative 127, de telle sorte qu’elles pointent toutes vers le centre de la couronne rotative 127 et donc vers la carotte de forage 103 lorsqu’une partie de cette dernière est située à l’intérieur de la couronne rotative 127.The high resolution and hyperspectral cameras 108a and the UV light source 107a are fixed through the hollow cylinder 127b of the rotating crown 127, so that they all point towards the center of the rotating crown 127 and therefore towards the core of drilling 103 when part of the latter is located inside the rotary crown 127.

La source de lumière UV 107a est apte à émettre, vers la carotte de forage 103, un faisceau incident UV de différentes longueurs d’ondes, pour éclairer la carotte de forage 103 de manière à caractériser sa composition minéralogique à l’aide de la caméra hyperspectrale 108a, l’énergie dudit faisceau incident UV étant suffisante pour provoquer la luminescence des minéraux de la carotte de forage 103.The UV light source 107a is able to emit, towards the drill core 103, an incident UV beam of different wavelengths, to illuminate the drill core 103 so as to characterize its mineralogical composition using the camera hyperspectral 108a, the energy of said incident UV beam being sufficient to cause the luminescence of the minerals of the drill core 103.

La source de lumière UV 107a est soit un système d’émission par fibre optique calibré en réseaux de Bragg, soit une lampe calibrée en longueur d’onde. Les longueurs d’onde du faisceau incident UV sont, de préférence, les suivantes : UV 365 nm, UV 254 nm, et facultativement d’autres longueurs d’onde dans l’UV ou l’infrarouge. Il est à noter qu’un système d’émission laser équivalent pourrait également être utilisé, sans s’écarter du cadre de la présente invention.The UV light source 107a is either a fiber optic emission system calibrated in Bragg gratings, or a lamp calibrated in wavelength. The wavelengths of the UV incident beam are preferably the following: UV 365 nm, UV 254 nm, and optionally other wavelengths in the UV or infrared. It should be noted that an equivalent laser emission system could also be used, without departing from the scope of the present invention.

Les moyens de déplacement en rotation 111 du dispositif d’analyse de carotte de forage 100 sont configurés pour déplacer en rotation la couronne rotative 127 portant les caméras haute résolution et hyperspectrale 108a et la source de lumière UV 107a.The rotational displacement means 111 of the drill core analysis device 100 are configured to rotate the rotary crown 127 carrying the high-resolution and hyperspectral cameras 108a and the UV light source 107a.

Les moyens de déplacement en rotation 111 comprennent une couronne rotative supplémentaire 128 dont le diamètre est supérieur à celui de la couronne rotative 127, la couronne rotative 127 étant positionnée au centre de la couronne rotative supplémentaire 128 à l’aide de trois bras de maintien 129.The rotational displacement means 111 comprise an additional rotary crown 128 whose diameter is greater than that of the rotary crown 127, the rotary crown 127 being positioned at the center of the additional rotary crown 128 using three holding arms 129 .

La face d’entrée de la couronne rotative supplémentaire 128 en regard de la partie d’entrée 104a du support de carotte de forage 102 porte un rail de guidage 128a reposant sur deux roulements 130 disposés de part et d’autre du rail de guidage 128a sous le centre de gravité de la couronne rotative supplémentaire 128 pour supporter son poids, chaque roulement 130 étant fixé sur un montant 131 lui-même fixé sur le socle 126.The entry face of the additional rotary crown 128 facing the entry part 104a of the drill core support 102 carries a guide rail 128a resting on two bearings 130 arranged on either side of the guide rail 128a under the center of gravity of the additional rotary crown 128 to support its weight, each bearing 130 being fixed on an upright 131 itself fixed on the base 126.

Les montants 131 sont, de préférence, télescopiques pour permettre le démontage et le transport de la couronne rotative supplémentaire 128 et de l’ensemble du dispositif d’analyse 100.The uprights 131 are preferably telescopic to allow the disassembly and transport of the additional rotary crown 128 and of the entire analysis device 100.

La face d’entrée de la couronne rotative supplémentaire 128 en regard de la partie d’entrée 104a du support de carotte de forage 102 porte en outre une crémaillère 132.The entry face of the additional rotary crown 128 opposite the entry part 104a of the drill core holder 102 also carries a rack 132.

Les moyens de déplacement en rotation 111 comprennent en outre un moteur pas à pas 133 dont l’arbre porte un engrenage 133a en prise avec la crémaillère 132, ledit moteur pas à pas 133 étant ainsi configuré pour entraîner la couronne rotative supplémentaire 128 en rotation par l’intermédiaire de la crémaillère 132 et ainsi pour entraîner en rotation la couronne rotative 127.The rotational displacement means 111 further comprise a stepper motor 133 whose shaft carries a gear 133a engaged with the rack 132, said stepper motor 133 thus being configured to drive the additional rotary crown 128 in rotation by through the rack 132 and thus to rotate the rotary crown 127.

Ainsi, le moteur pas à pas 133 commandé par les moyens de commande du dispositif d’analyse de carotte de forage 100, permet d’entraîner en rotation la couronne rotative 127 de façon à permettre le positionnement des caméras haute résolution et hyperspectrale 108a et de la source de lumière UV 107a portés par la couronne rotative 127 par rapport à la partie de la carotte de forage 103 située à l’intérieur de la couronne rotative 127, afin de permettre un balayage tridimensionnelle de la carotte de forage 103 par les caméras haute résolution et hyperspectrale 108a.Thus, the stepper motor 133 controlled by the control means of the drill core analysis device 100, makes it possible to drive the rotary crown 127 in rotation so as to allow the positioning of the high resolution and hyperspectral cameras 108a and to the UV light source 107a carried by the rotary crown 127 with respect to the part of the drill core 103 located inside the rotary crown 127, in order to allow three-dimensional scanning of the drill core 103 by the high cameras resolution and hyperspectral 108a.

L’espacement prédéfini entre les deux parties 104a et 104b du support de carotte de forage 102 permet de balayer la totalité de la circonférence de la carotte de forage 103 lorsque la couronne rotative 127 est entraînée en rotation, de manière à réaliser un modèle en trois dimensions de la carotte de forage 103.The predefined spacing between the two parts 104a and 104b of the drill core support 102 makes it possible to scan the entire circumference of the drill core 103 when the rotary crown 127 is driven in rotation, so as to produce a three-part model. dimensions of drill core 103.

L’espacement prédéfini entre les deux parties 104a et 104b est, de préférence, de quelques centimètres et permet de réaliser un modèle 3D dans lequel le support de carotte de forage 102 n’apparaît pas.The predefined spacing between the two parts 104a and 104b is preferably a few centimeters and makes it possible to produce a 3D model in which the drill core support 102 does not appear.

Les moyens de déplacement en translation 134 du dispositif d’analyse de carotte de forage 100 sont configurés pour déplacer en translation la carotte de forage 103 dans le support de carotte de forage 102.The means for moving in translation 134 of the drill core analysis device 100 are configured to move the drill core 103 in translation in the drill core holder 102.

Les moyens de déplacement en translation 134 comprennent, dans chacune des deux parties 104a et 104b du support de carotte de forage 102, une courroie transporteuse 135 disposée de manière longitudinale dans ladite partie 104a, 104b respective et apte à recevoir sur celle-ci la carotte de forage 103.The means for moving in translation 134 comprise, in each of the two parts 104a and 104b of the drill core support 102, a conveyor belt 135 arranged longitudinally in said respective part 104a, 104b and capable of receiving the drill core thereon. drilling 103.

Chaque courroie transporteuse 135 est configurée pour être entraînée en rotation par des poulies motorisées 136 de manière à déplacer la carotte de forage 103 le long du support de carotte de forage 102, de la partie d’entrée 104a à la partie de sortie 104b, de telle sorte que la carotte de forage 103 traverse la couronne rotative 127 de manière à permettre l’imagerie par les caméras haute résolution et hyperspectrale 108a de la carotte de forage 103 sur toute sa longueur.Each conveyor belt 135 is configured to be rotated by motorized pulleys 136 so as to move the drill core 103 along the drill core support 102, from the entry part 104a to the exit part 104b, from such that the drill core 103 crosses the rotary crown 127 so as to allow imaging by the high resolution and hyperspectral cameras 108a of the drill core 103 over its entire length.

Les courroies transporteuses 135 permettent d’absorber les vibrations lors du déplacement de la carotte de forage 103, les poulies 136 étant montées sur des roulements à billes disposés dans le support de carotte de forage 102 pour limiter les vibrations parasites.The conveyor belts 135 make it possible to absorb the vibrations during the displacement of the drill core 103, the pulleys 136 being mounted on ball bearings arranged in the drill core support 102 to limit parasitic vibrations.

Les moyens de commande (non représentés, disposés, par exemple, dans la couronne rotative supplémentaire 128) du dispositif d’analyse de carotte de forage 100 sont configurés pour commander la source de lumière UV 107a, les caméras haute résolution et hyperspectrale 108a, le moteur pas à pas 133 des moyens de déplacement en rotation 111 et les poulies motorisées 136 des courroies transporteuses 135, de manière à mettre en œuvre le procédé d’analyse de carotte de forage comprenant les étapes suivantes : réaliser une modélisation tridimensionnelle de la carotte de forage 103 par photogrammétrie à l’aide des caméras haute résolution et hyperspectrale 108a ; et réaliser une analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage 103 à l’aide du spectre lumineux, mesuré par la caméra hyperspectrale 108a, émis par la carotte de forage 103 par luminescence en réponse à l’éclairage émis par la source de lumière UV 107a.The control means (not shown, arranged, for example, in the additional rotary crown 128) of the drill core analysis device 100 are configured to control the UV light source 107a, the high resolution and hyperspectral cameras 108a, the stepper motor 133 of the means for moving in rotation 111 and the motorized pulleys 136 of the conveyor belts 135, so as to implement the method for analyzing the drill core comprising the following steps: performing a three-dimensional modeling of the drill core drilling 103 by photogrammetry using high resolution and hyperspectral cameras 108a; and performing an analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core 103 using the light spectrum, measured by the hyperspectral camera 108a, emitted by the drill core 103 by luminescence in response to the illumination emitted by the UV light source 107a.

En particulier, les moyens de commande permettent de commander simultanément, de manière automatique ou semi-automatique, les moyens de déplacement en rotation 111 et les moyens de déplacement en translation 134, de manière à réaliser, de manière répétée, une rotation à 360° de la couronne rotative 127 autour de la carotte de forage 103 puis un déplacement de la carotte de forage 103 sur le support de carotte de forage 102 d’un certain pas, jusqu’au balayage complet de la surface latérale de la carotte de forage 103, ce qui permet la modélisation 3D et la caractérisation de la composition minérale de l’ensemble de la surface latérale de la carotte de forage 103 analysée.In particular, the control means make it possible to control simultaneously, automatically or semi-automatically, the means for displacement in rotation 111 and the means for displacement in translation 134, so as to carry out, in a repeated manner, a rotation through 360° of the rotary crown 127 around the drill core 103 then a displacement of the drill core 103 on the drill core support 102 by a certain pitch, until the complete scanning of the lateral surface of the drill core 103 , which allows 3D modeling and characterization of the mineral composition of the entire lateral surface of the drill core 103 analyzed.

Les moyens de commande peuvent être constitués par un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, un dispositif de traitement de signaux numériques (DSP), une matrice prédiffusée programmable (FPGA), un circuit intégré spécifique à une application (ASIC), etc.The control means can be constituted by a processor, a microprocessor, a microcontroller, a digital signal processing device (DSP), a programmable gate array (FPGA), an application-specific integrated circuit (ASIC), etc.

Le dispositif d’affichage 122, disposé sur une tablette 137 surélevée par un pied 138, est relié aux moyens de commande et configuré pour afficher la modélisation tridimensionnelle et l’analyse de la composition minéralogique de la carotte de forge 103 réalisées par les moyens de commande.The display device 122, placed on a shelf 137 raised by a foot 138, is connected to the control means and configured to display the three-dimensional modeling and the analysis of the mineralogical composition of the forge core 103 produced by the means of order.

Les moyens d’éclairage 107, les moyens d’imagerie 108 et le dispositif d’affichage 122 sont reliés aux moyens de commande de manière filaire ou sans fil.The lighting means 107, the imaging means 108 and the display device 122 are connected to the control means in a wired or wireless manner.

Dans le cas d’une connexion filaire, la face de sortie de la couronne rotative supplémentaire 128 en regard de la partie 104b du support de carotte de forage 102 porte un patin circulaire de connexion (non représentée sur les Figures 4 à 6), l’ensemble des signaux provenant des caméras haute résolution et hyperspectrale 108a étant amalgamés par l’intermédiaire d’une cellule de multiplexage connectée audit patin, le patin étant enclenché dans un rail de sortie connecté à une centrale d’acquisition contenant une cellule de démultiplexage configurée pour réorganiser les signaux en un lot de données séparées et identifiées.In the case of a wired connection, the output face of the additional rotary crown 128 opposite the part 104b of the drill core holder 102 carries a circular connection shoe (not shown in Figures 4 to 6), the all of the signals originating from the high resolution and hyperspectral cameras 108a being amalgamated via a multiplexing cell connected to said pad, the pad being engaged in an output rail connected to an acquisition unit containing a demultiplexing cell configured to rearrange the signals into a separate, identified data set.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 100 comprend également un clavier 123, en tant qu’interface homme-machine, disposé sur la tablette 137, ledit clavier 123 permettant de piloter le dispositif d’affichage 122 et les moyens de commande.The drill core analysis device 100 also includes a keyboard 123, as a man-machine interface, placed on the tablet 137, said keyboard 123 making it possible to control the display device 122 and the control means.

Après chaque déplacement provoqué par les moyens de déplacement en rotation 111 et les moyens de déplacement en translation 134, la carotte de forage 103, éclairée par les moyens d’éclairage 107, est imagée par les moyens d’imagerie haute résolution et hyperspectrale 108, de manière à réaliser, par la suite, la modélisation 3D par photogrammétrie et la caractérisation de la composition minéralogique à l’aide du spectre lumineux détecté.After each displacement caused by the means for displacement in rotation 111 and the means for displacement in translation 134, the drill core 103, illuminated by the lighting means 107, is imaged by the high resolution and hyperspectral imaging means 108, so as to carry out, thereafter, the 3D modeling by photogrammetry and the characterization of the mineralogical composition using the detected light spectrum.

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 100 permet ainsi de sauvegarder numériquement les informations contenues à la surface de la carotte de forage 103 avec une résolution élevée (de préférence, comprise entre 10 et 100 µm) pour pouvoir réaliser ultérieurement la majorité des analyses de manière non destructive.The drill core analysis device 100 thus makes it possible to digitally save the information contained on the surface of the drill core 103 with a high resolution (preferably, between 10 and 100 μm) in order to be able to subsequently carry out the majority of the analyzes non-destructively.

La modélisation tridimensionnelle réalisée par les moyens de commande est, de préférence, une modélisation tridimensionnelle texturée. Ainsi, lors de la modélisation 3D de la carotte de forage 103 à l’aide des caméras haute résolution et hyperspectrale 108a, une texture est ajoutée sur le modèle 3D de la carotte de forage 103, ladite texture permettant de représenter le relief à la surface de la carotte de forage 103.The three-dimensional modeling produced by the control means is preferably a textured three-dimensional modeling. Thus, during the 3D modeling of the drill core 103 using the high resolution and hyperspectral cameras 108a, a texture is added to the 3D model of the drill core 103, said texture making it possible to represent the relief on the surface. drill core 103.

La caméra hyperspectrale 108a, différente d’une caméra multispectrale ou superspectrale, est une caméra permettant la lecture, dans une gamme de longueurs d’onde correspondant aux domaines du visible et du proche infrarouge (de préférence, de 400 à 1000 nm, et jusqu’à 2500 nm lorsque plusieurs caméras hyperspectrales sont utilisées), d’une surface par un grand nombre (de préférence, supérieur à 100) de bandes spectrales étroites (de préférence, inférieures ou égales à 10 nm) et contiguës, ce qui permet une détection de grande précision par la mesure de variations spectrales fines.The hyperspectral camera 108a, different from a multispectral or superspectral camera, is a camera allowing reading, in a range of wavelengths corresponding to the visible and near infrared domains (preferably, from 400 to 1000 nm, and up to 'at 2500 nm when several hyperspectral cameras are used), of a surface by a large number (preferably, greater than 100) of narrow (preferably, less than or equal to 10 nm) and contiguous spectral bands, which allows a high precision detection by measuring fine spectral variations.

La caméra hyperspectrale 108a permet ainsi de détecter la réponse spectrale de chaque pixel de l’échantillon analysé sur un large spectre selon des bandes d’une épaisseur minimale, de préférence, de 2 nm. La réponse ainsi obtenue sous lumière UV permet une identification pour chaque pixel de la composition minéralogique de la carotte de forage 103.The hyperspectral camera 108a thus makes it possible to detect the spectral response of each pixel of the sample analyzed over a broad spectrum according to bands with a minimum thickness, preferably 2 nm. The response thus obtained under UV light allows identification for each pixel of the mineralogical composition of the drill core 103.

Les moyens de commande du dispositif d’analyse de carotte de forage 100 sont configurés pour analyser qualitativement la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage 103 en comparant le spectre lumineux mesuré par la caméra hyperspectrale 108a à une base de données de spectres lumineux prédéfinie, et en déterminant la ou les espèces minérales présentes à la surface de la carotte de forage 103 à l’aide de ladite comparaison.The control means of the drill core analysis device 100 are configured to qualitatively analyze the mineralogical composition of the surface of the drill core 103 by comparing the light spectrum measured by the hyperspectral camera 108a with a database of light spectra predefined, and by determining the mineral species present on the surface of the drill core 103 using said comparison.

La base de données de spectres lumineux prédéfinie, stockée dans une mémoire du dispositif d’analyse 100, contient l’ensemble des données hyperspectrales existantes concernant la luminescence de différentes espèces minérales. Le spectre lumineux détecté par la caméra hyperspectrale 108a peut ainsi être comparé aux données contenues dans ladite base de données afin de déterminer quelles espèces minérales composent la carotte de forage 103.The predefined luminous spectra database, stored in a memory of the analysis device 100, contains all the existing hyperspectral data concerning the luminescence of various mineral species. The light spectrum detected by the hyperspectral camera 108a can thus be compared with the data contained in said database in order to determine which mineral species make up the drill core 103.

Les moyens de commande du dispositif d’analyse de carotte de forage 100 sont en outre configurés pour analyser semi-quantitativement la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage 103 en déterminant la quantité de chaque espèce minérale présente à la surface de la carotte de forage 103, par détermination du nombre de spectres communs.The control means of the drill core analysis device 100 are further configured to semi-quantitatively analyze the mineralogical composition of the surface of the drill core 103 by determining the quantity of each mineral species present on the surface of the core drilling 103, by determining the number of common spectra.

Le dispositif d’analyse 100 permet ainsi de réaliser une analyse à la fois qualitative et semi-quantitative des minéraux, de leurs polymorphes (même formule chimique mais assemblage minéralogique différent), en identifiant certains éléments traces (concentration de l’ordre de 100-1000 ppm ou plus).The analysis device 100 thus makes it possible to carry out both a qualitative and semi-quantitative analysis of the minerals, of their polymorphs (same chemical formula but different mineralogical assembly), by identifying certain trace elements (concentration of the order of 100- 1000 ppm or more).

Le dispositif d’analyse de carotte de forage 100 est, de préférence, conçu pour être démontable et facilement transportable sur une plateforme de forage.The drill core analysis device 100 is preferably designed to be removable and easily transportable on a drilling platform.

Il est bien entendu que les deux modes de réalisation particuliers qui viennent d’être décrits ont été donnés à titre indicatif et non limitatif, et que des modifications peuvent être apportées sans que l’on s’écarte pour autant de la présente invention.It is understood that the two particular embodiments which have just been described have been given as an indication and not limiting, and that modifications can be made without departing from the present invention.

Claims (16)

Procédé d’analyse d’une carotte de forage (3 ; 103), caractérisé par le fait qu’il comprend les étapes suivantes :
- réaliser une modélisation tridimensionnelle de la carotte de forage (3 ; 103) par photogrammétrie à l’aide de moyens d’imagerie haute résolution (8 ; 108) et de moyens d’imagerie hyperspectrale (8 ; 108) ; et
- réaliser une analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage (3 ; 103) à l’aide du spectre lumineux, mesuré par les moyens d’imagerie hyperspectrale (8 ; 108), émis par la carotte de forage (3 ; 103) par luminescence en réponse à un éclairage émis par des moyens d’éclairage (7 ; 107).
Method for analyzing a drill core (3; 103), characterized in that it comprises the following steps:
- performing a three-dimensional modeling of the drill core (3; 103) by photogrammetry using high resolution imaging means (8; 108) and hyperspectral imaging means (8; 108); And
- carrying out an analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core (3; 103) using the light spectrum, measured by the hyperspectral imaging means (8; 108), emitted by the drill core ( 3; 103) by luminescence in response to lighting emitted by lighting means (7; 107).
Procédé d’analyse d’une carotte de forage (3 ; 103) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la modélisation tridimensionnelle est une modélisation tridimensionnelle texturée.Method of analyzing a drill core (3; 103) according to claim 1, characterized in that the three-dimensional modeling is a textured three-dimensional modeling. Procédé d’analyse d’une carotte de forage (3 ; 103) selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l’analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage (3 ; 103) comprend la comparaison du spectre lumineux mesuré par les moyens d’imagerie hyperspectrale (8 ; 108) à une base de données de spectres lumineux prédéfinie, et la détermination de la ou des espèces minérales présentes à la surface de la carotte de forage (3 ; 103) à l’aide de ladite comparaison.Method for analyzing a drill core (3; 103) according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core (3; 103) comprises the comparison of the light spectrum measured by the hyperspectral imaging means (8; 108) with a database of predefined light spectra, and the determination of the mineral species present at the surface of the drill core (3; 103) using said comparison. Procédé d’analyse d’une carotte de forage (3 ; 103) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l’analyse de la composition minéralogique de la surface de la carotte de forage (3 ; 103) comprend en outre la détermination de la quantité de chaque espèce minérale présente à la surface de la carotte de forage (3 ; 103).Method for analyzing a drill core (3; 103) according to claim 3, characterized in that the analysis of the mineralogical composition of the surface of the drill core (3; 103) further comprises determining the quantity of each mineral species present on the surface of the drill core (3; 103). Procédé d’analyse d’une carotte de forage (3 ; 103) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l’éclairage émis par les moyens d’éclairage (7 ; 107) est au moins l’une parmi une lumière ultraviolette, une lumière blanche et une lumière monochromatique laser.Method of analyzing a drill core (3; 103) according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the illumination emitted by the illumination means (7; 107) is at least one of ultraviolet light, white light and monochromatic laser light. Dispositif d’analyse de carotte de forage (1 ; 100), caractérisé par le fait qu’il comprend :
- un support de carotte de forage (2 ; 102) configuré pour porter une carotte de forage (3 ; 103) ;
- des moyens d’éclairage (7 ; 107) configurés pour éclairer la carotte de forage (3 ; 103) ;
- des moyens d’imagerie haute résolution (8 ; 108) configurés pour réaliser une imagerie haute résolution de la carotte de forage (3 ; 103) ;
- des moyens d’imagerie hyperspectrale (8 ; 108) configurés pour réaliser une imagerie hyperspectrale de la carotte de forage (3 ; 103) ;
- un support de moyens d’éclairage et d’imagerie (9 ; 109) portant les moyens d’éclairage (7 ; 107), les moyens d’imagerie haute résolution (8 ; 108) et les moyens d’imagerie hyperspectrale (8 ; 108) ;
- des moyens de déplacement en rotation (11 ; 111) configurés pour déplacer en rotation l’un parmi la carotte de forage (3 ; 103) et le support de moyens d’éclairage et d’imagerie (9 ; 109) ;
- des moyens de déplacement en translation (134) configurés pour déplacer en translation l’un parmi la carotte de forage (3 ; 103) et le support de moyens d’éclairage et d’imagerie (9 ; 109) ; et
- des moyens de commande configurés pour commander les moyens d’éclairage (7 ; 107), les moyens d’imagerie haute résolution (8 ; 108), les moyens d’imagerie hyperspectrale (8 ; 108), les moyens de déplacement en rotation (11 ; 111) et les moyens de déplacement en translation (134), de manière à mettre en œuvre le procédé d’analyse de carotte de forage selon l’une des revendications 1 à 5.
Drill core analysis device (1; 100), characterized in that it comprises:
- a drill core holder (2; 102) configured to carry a drill core (3; 103);
- lighting means (7; 107) configured to illuminate the drill core (3; 103);
- high resolution imaging means (8; 108) configured to perform high resolution imaging of the drill core (3; 103);
- hyperspectral imaging means (8; 108) configured to perform hyperspectral imaging of the drill core (3; 103);
- a support for lighting and imaging means (9; 109) carrying the lighting means (7; 107), the high-resolution imaging means (8; 108) and the hyperspectral imaging means (8 ;108);
- means for moving in rotation (11; 111) configured to move in rotation one of the drill core (3; 103) and the support of lighting and imaging means (9; 109);
- means for moving in translation (134) configured to move in translation one of the drill core (3; 103) and the support of lighting and imaging means (9; 109); And
- control means configured to control the lighting means (7; 107), the high resolution imaging means (8; 108), the hyperspectral imaging means (8; 108), the rotation displacement means (11; 111) and the means for moving in translation (134), so as to implement the method for analyzing drill core according to one of Claims 1 to 5.
Dispositif d’analyse de carotte de forage (1 ; 100) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens d’imagerie hyperspectrale (8 ; 108) comprennent au moins une caméra hyperspectrale (8a ; 108a).Drill core analysis device (1; 100) according to claim 6, characterized in that the hyperspectral imaging means (8; 108) comprise at least one hyperspectral camera (8a; 108a). Dispositif d’analyse de carotte de forage (1 ; 100) selon l’une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que les moyens d’imagerie haute résolution (8 ; 108) comprennent au moins l’un parmi une caméra haute résolution et un appareil photo haute résolution tel que de type reflex.Drilling core analysis device (1; 100) according to one of Claims 6 and 7, characterized in that the high-resolution imaging means (8; 108) comprise at least one of a high-resolution camera resolution and a high resolution camera such as an SLR. Dispositif d’analyse de carotte de forage (1 ; 100) selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre un dispositif d’affichage (22 ; 122) relié aux moyens de commande, ledit dispositif d’affichage (22 ; 122) étant configuré pour afficher la modélisation tridimensionnelle et l’analyse de la composition minéralogique de la carotte de forge (3 ; 103) réalisées par les moyens de commande.Drill core analysis device (1; 100) according to one of Claims 6 to 8, characterized in that it further comprises a display device (22; 122) connected to the control means, said display device (22; 122) being configured to display the three-dimensional modeling and the analysis of the mineralogical composition of the forge core (3; 103) carried out by the control means. Dispositif d’analyse de carotte (1) de forage selon l’une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement en rotation (11) sont configurés pour déplacer en rotation la carotte de forage (3), et comprennent au moins trois cylindres rotatifs (12a, 12b, 12c) parallèles disposés de manière longitudinale dans le support de carotte de forage (2) et aptes à recevoir sur ceux-ci la carotte de forage (3), au moins l’un (12a) des au moins trois cylindres rotatifs (12a, 12b, 12c) étant apte à être entraîné en rotation par un moteur pas à pas (16).Drilling core (1) analysis device according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the means of displacement in rotation (11) are configured to move the drilling core (3) in rotation, and comprise at least three parallel rotating cylinders (12a, 12b, 12c) arranged longitudinally in the drill core holder (2) and capable of receiving thereon the drill core (3), at least one ( 12a) of the at least three rotary cylinders (12a, 12b, 12c) being capable of being driven in rotation by a stepping motor (16). Dispositif d’analyse de carotte de forage (1) selon l’une des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement en translation sont configurés pour déplacer en translation le support de moyens d’éclairage et d’imagerie (9) par coulissement de celui-ci le long d’au moins un rail de guidage (10) parallèle au support de carotte de forage (2).Drill core analysis device (1) according to one of Claims 6 to 10, characterized in that the means for moving in translation are configured to move the support of lighting and imaging means ( 9) by sliding it along at least one guide rail (10) parallel to the drill core support (2). Dispositif d’analyse de carotte de forage (100) selon l’une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement en rotation (111) sont configurés pour déplacer en rotation le support de moyens d’éclairage et d’imagerie (109), ledit support de moyens d’éclairage et d’imagerie (109) étant une couronne rotative (127) disposée autour du support de carotte de forage (102), les moyens de déplacement en rotation (111) comprenant un moteur pas à pas (133) configuré pour entraîner la couronne rotative (127) en rotation par l’intermédiaire d’une crémaillère (132).Drill core analysis device (100) according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the means of displacement in rotation (111) are configured to displace in rotation the support of lighting means and imagery (109), said support of lighting and imaging means (109) being a rotating crown (127) arranged around the drill core support (102), the rotational displacement means (111) comprising a stepper motor (133) configured to drive the rotary crown (127) in rotation via a rack (132). Dispositif d’analyse de carotte de forage (100) selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les moyens d’imagerie haute résolution (108), les moyens d’imagerie hyperspectrale (108) et les moyens d’éclairage (107) sont disposés sur la face intérieure de la couronne rotative (127), de préférence de manière répartie.Drill core analysis device (100) according to Claim 12, characterized in that the high-resolution imaging means (108), the hyperspectral imaging means (108) and the lighting means (107) are arranged on the inner face of the rotary crown (127), preferably in a distributed manner. Dispositif d’analyse de carotte de forage (100) selon l’une des revendications 6, 7, 8, 9, 12 et 13, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement en translation (134) sont configurés pour déplacer en translation la carotte de forage (103), les moyens de déplacement en translation (134) comprenant au moins une courroie transporteuse (135) disposée de manière longitudinale dans le support de carotte de forage (102) et apte à recevoir sur celle-ci la carotte de forage (103), l’au moins une courroie transporteuse (135) étant configurée pour être entraînée en rotation par des poulies motorisées (136) de manière à déplacer la carotte de forage (103) le long du support de carotte de forage (102).Drill core analysis device (100) according to one of Claims 6, 7, 8, 9, 12 and 13, characterized in that the means for moving in translation (134) are configured to move in translation the drill core (103), the means for moving in translation (134) comprising at least one conveyor belt (135) arranged longitudinally in the drill core support (102) and capable of receiving thereon the drill core (103), the at least one conveyor belt (135) being configured to be driven in rotation by motorized pulleys (136) so as to move the drill core (103) along the drill core support (102 ). Dispositif d’analyse de carotte de forage (100) selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le support de carotte de forage (102) est formé en deux parties (104a, 104b), à savoir une partie d’entrée (104a) et une partie de sortie (104b), lesdites deux parties (104a, 104b) étant espacées l’une de l’autre d’un espacement prédéfini à l’intérieur de la couronne rotative (127), chacune desdites deux parties (104a, 104b) comprenant une courroie transporteuse (135) à l’intérieur de celle-ci.Drill core analysis device (100) according to claim 14, characterized in that the drill core support (102) is formed in two parts (104a, 104b), namely an entry part (104a ) and an output part (104b), said two parts (104a, 104b) being spaced from each other by a predefined spacing inside the rotary crown (127), each of said two parts (104a , 104b) including a conveyor belt (135) therein. Dispositif d’analyse de carotte de forage (1 ; 100) selon l’une des revendications 6 à 15, caractérisé par le fait que le support de carotte de forage (2 ; 102) possède une forme de gouttière apte à recevoir un liquide d’humidification de carotte de forage.Drill core analysis device (1; 100) according to one of Claims 6 to 15, characterized in that the drill core support (2; 102) has the shape of a gutter capable of receiving a liquid from drilling core humidification.
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